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東京大学飛行理論実践委員会 F-tec 2013 年度活動報告書
東京大学飛行理論実践委員会 F-tec 2013 年度活動報告書 1 目次 1 全体 ............................................................................................................................... 6 1.1 1.1.1 活動目標 .......................................................................................................... 6 1.1.2 スケジューリング............................................................................................ 6 1.1.3 部員構成 .......................................................................................................... 6 1.1.4 活動場所 .......................................................................................................... 7 1.2 各種試験 ................................................................................................................. 7 1.2.1 荷重試験 .......................................................................................................... 7 1.2.2 組み立て試験 ................................................................................................... 7 1.2.3 駆動試験・操舵試験 ........................................................................................ 8 1.3 試験飛行 ................................................................................................................. 8 1.3.1 滑走路での機体組み立て ................................................................................. 8 1.3.2 人員配置 .......................................................................................................... 9 1.3.3 指示出し .......................................................................................................... 9 1.3.4 車輪の変更 .................................................................................................... 10 1.3.5 張線の廃止 .................................................................................................... 10 1.3.6 試験飛行回数の増大 ...................................................................................... 10 1.4 事故 ...................................................................................................................... 11 1.5 修理 ...................................................................................................................... 11 1.6 鳥人間コンテスト ................................................................................................. 12 1.6.1 事前準備 ........................................................................................................ 12 1.6.2 移動手段や宿泊場所の確保 ........................................................................... 12 1.6.3 大会前日 ........................................................................................................ 12 1.6.4 当日朝からフライトまで ............................................................................... 13 1.6.5 フライト ........................................................................................................ 13 1.6.6 解体・片付け ................................................................................................. 13 1.7 2 概要 ........................................................................................................................ 6 最後に................................................................................................................... 14 設計 ............................................................................................................................. 15 2.1 目標 ...................................................................................................................... 15 2.2 設計方針 ............................................................................................................... 15 2.2.1 昨年度機体、たんせい壱拾九號の評価 ......................................................... 15 2.2.2 今年の設計方針 ............................................................................................. 16 2.3 空力設計 ............................................................................................................... 16 2 2.3.1 主翼 ............................................................................................................... 16 2.3.2 尾翼 ............................................................................................................... 21 2.3.3 エルロン ........................................................................................................ 22 2.3.4 重心位置 ........................................................................................................ 23 2.3.5 フェアリング ................................................................................................. 24 2.4 2.4.1 荷重倍数 ........................................................................................................ 27 2.4.2 CFRP パイプ ................................................................................................. 27 2.4.3 強度計算 ........................................................................................................ 29 2.5 4 試験飛行 ............................................................................................................... 32 2.5.1 試験飛行概要 ................................................................................................. 32 2.5.2 試験飛行結果の評価 2.5.3 鳥人間コンテストでの飛行 ........................................................................... 36 2.6 3 構造設計 ............................................................................................................... 27 （第 14 回まで） ....................................................... 33 たんせい弐拾號の評価と今後の展望 .................................................................... 38 パイロット................................................................................................................... 40 3.1 はじめに ............................................................................................................... 40 3.2 御殿下記念館/駒場トレーニング体育館でのトレーニング .................................. 40 3.2.1 トレーニングの目標値やペース .................................................................... 40 3.2.2 トレーニングメニュー .................................................................................. 40 3.2.3 トレーニング場所.......................................................................................... 41 3.3 駆動試験 ............................................................................................................... 41 3.4 試験飛行 ............................................................................................................... 42 3.4.1 試験飛行時の睡眠.......................................................................................... 42 3.4.2 滑走時の迎角増加.......................................................................................... 43 3.4.3 横風 ............................................................................................................... 43 3.5 クラッシュについて ............................................................................................. 43 3.6 総評（来年度以降への試験飛行への提案含めて） ............................................... 44 3.7 琵琶湖本番での飛行 ............................................................................................. 44 3.8 最後に................................................................................................................... 45 主翼班 .......................................................................................................................... 46 4.1 はじめに ............................................................................................................... 46 4.2 活動一般 ............................................................................................................... 46 4.2.1 メンバー ........................................................................................................ 46 4.2.2 スケジュール ................................................................................................. 46 4.3 主翼製作での新たな取り組みと問題点................................................................. 47 4.3.1 張線の廃止 .................................................................................................... 47 3 4.3.2 内翼のテーパ ................................................................................................. 47 4.3.3 リアスパの延長 ............................................................................................. 47 4.3.4 基準治具 ........................................................................................................ 48 4.3.5 ネオリブ廃止 ................................................................................................. 49 4.3.6 桁径に差のある接合部 .................................................................................. 49 4.3.7 10mm リブ .................................................................................................... 50 4.3.8 後縁の強化、接着.......................................................................................... 50 4.3.9 AutoLib ......................................................................................................... 51 4.3.10 さいばしの仮固定 ...................................................................................... 51 4.3.11 プランクのへこみ.......................................................................................... 51 4.4 4.4.1 翼桁 ............................................................................................................... 52 4.4.2 さいばし ........................................................................................................ 53 4.4.3 接合金具 ........................................................................................................ 53 4.5 5 6 7 主翼の応急修復について ...................................................................................... 52 おわりに ............................................................................................................... 54 胴体班 .......................................................................................................................... 55 5.1 胴体班について .................................................................................................... 55 5.2 班としての活動 .................................................................................................... 55 5.3 前年の反省及び 13 年度の方針 ............................................................................. 56 5.4 トラブルとそれに対する対処 ............................................................................... 66 5.5 今年の反省点 ........................................................................................................ 69 プロペラ班................................................................................................................... 71 6.1 はじめに ............................................................................................................... 71 6.2 活動の概要 ........................................................................................................... 71 6.3 空力設計 ............................................................................................................... 71 6.4 構造設計 ............................................................................................................... 71 6.5 製作・プロペラ .................................................................................................... 72 6.6 調整機構 ............................................................................................................... 74 6.7 ペラの破損 ........................................................................................................... 74 6.8 スケジューリング ................................................................................................. 77 6.9 終わりに ............................................................................................................... 77 計測班 .......................................................................................................................... 78 7.1 概要 ...................................................................................................................... 78 7.2 操舵 ...................................................................................................................... 78 7.2.1 方針 ............................................................................................................... 78 7.2.2 サーボモーター ............................................................................................. 78 4 7.2.3 通信方式 ........................................................................................................ 78 7.2.4 切れ角の保証について .................................................................................. 78 7.2.5 操縦性について ............................................................................................. 78 7.3 8 ロガー................................................................................................................... 79 7.3.1 回転数計の改良 ............................................................................................. 79 7.3.2 機速計の不具合 ............................................................................................. 79 7.3.3 TinyFeather.................................................................................................. 80 7.4 Android 表示器について ...................................................................................... 80 7.5 スケジューリングに関して .................................................................................. 80 7.6 今後の方針 ........................................................................................................... 80 会計 ............................................................................................................................. 81 5 1 全体 2013 年度代表 東隆裕 1.1 概要 この章では、チーム運営の観点から、13 年度の F-tec の活動について述べる。なお、こ の報告書では、2012 年 8 月から 2013 年 7 月までの 1 年間を「2013 年度」として扱う。 1.1.1 活動目標 一昨年度、昨年度と F-tec は 2 年連続で「鳥人間コンテスト」タイムトライアル部門で 2 位入賞を果たした。た。8 月のチーム発足時に実施したミーティングで、本年度も鳥人間コ ンテストのタイムトライアル部門に引き続き出場し、昨年度の F-tec の記録である 2 分 40 秒 25 からさらにタイムを縮め、2 分 15 秒というタイムでゴールすることを目標に設定し た。これを実現するために、「F-tec 史上初の片持ち機」をコンセプトとし、高速化と安全 性向上のため張線を取り払った機体を設計した。機速を決める際には、昨年度の機体「た んせい十九號」の試験飛行の経験から、設計機速を上げすぎると運用が困難になるのでは ないかという意見なども考慮しつつ、最終的に 9.5m/s に設定された。 1.1.2 スケジューリング スケジューリングは昨年度を参考とし、本年度も大きな変更は行わなかった。試験飛行 の開始目標を早めることはせず、4 月 27 日（土）を初回の試験飛行の実施日に設定した。 例年通り、8 月と 9 月に昨年度の機体を解体して再使用可能な桁を回収し、それが終わって から 11 月中旬までの期間を試作期間とした。試験飛行は予定した通りに開始することがで きたが、フェアリングなど機体製作の作業が予定よりも遅れたために、試験飛行が近づい てくるにつれてかなり慌ただしくなった。 F-tec にはフェアリング班が存在せず、例年はペラ班がペラの完成後にフェアリングを製 作していた。しかし今年はペラ製作の遅れのため、ペラ班を除く 3 班の人員がそれぞれの 班の活動に参加しつつ共同でフェアリングを仕上げたものの、組み立て試験にフェアリン グ完成が間に合わないなど、作業に大幅な遅れが出てしまった。ただし、F-tec の部員数を 考慮すると、フェアリング班を新設して戦力を分散するよりは、既存の 4 班が各自の作業 を早く終わらせることで対処するべきであると考える。 1.1.3 部員構成 2013 年度の F-tec は、上級生 10 人、下級生 11 人で 2012 年 8 月に発足し、2013 年春に は新入生の部員を迎えた。部員の人数はここ数年間増加傾向にある。部員の人数が増える と、機体制作の作業や費用を分担することができ、部員一人当たりの負担が減る。チーム が活気づくという意味でも部員の増加は喜ばしいことである。一昨年度は上級生に航空宇 宙工学科に所属する部員が 1 人もいなかったが、昨年度と本年度は上級生 1 名が工学部航 6 空宇宙工学科に進学している。 1.1.4 活動場所 昨年度に引き続き、工学部 7 号館 5 階 502 号室および 504 号室と工学部 7 号館 地下ガ レージを部室として使用させていただいた。5 階の部室は図面の作成や部品作りに、地下ガ レージは桁接合など広いスペースを必要とする作業に利用した。また、金属部品の加工の ためにメカノデザイン工房の工作機械をお借りしたほか、地下ガレージだけではスペース が足りないときにものづくり実験工房を使わせていただいた。 1.2 各種試験 1.2.1 荷重試験 例年は 2 回の荷重試験を行っていた。第 1 回荷重試験は、桁の使いまわしの判断のため に 9 月頭に実施される。F-tec では、CFRP 桁の購入点数を減らして機体製作費を抑えるた め、前年度に利用した翼桁のうち強度的に問題がないと判断されたものを再利用している。 そしてリアスパ取り付け作業が完了する 2 月に第 2 回荷重試験を行う。 本年度は事故で機体が大破したため、7 月にも臨時に追加で 2 回の荷重試験を実施した。こ のときはすでにプランクがリブに接着されていて取り外せない状態にあったため、カッタ ーナイフで翼上面のプランクに 3~4cm 四方の穴をあけ、そこからスズランテープを通して 桁に重りのペットボトルを吊り下げた。 実施日程は機体製作の進行状況を踏まえつつ、期末テストのための勉強になるべく影響 を及ぼさないよう決定された。昨年度に引き続き、第 2 回以降の荷重試験はリブをあらか じめ桁に通した状態で実施したが、昨年度の経験があったため大きな混乱は起こらなかっ た。試験方法は、雨が降らず風の弱い日に、翼桁をすべてつなぎ合わせ翼上面を下に向け てやぐらの上に設置し、ペットボトルに水を詰めた重りを桁に吊り下げていく方式をとっ た。荷重倍数は 0.5 倍、1 倍、1.5 倍とした。人手と時間を必要とするため、荷重試験は部 員の全員参加を原則としている。 荷重試験は作業者の頭上に重量物が落下するおそれのある危険な試験である。荷重試験 には大学内のスペースを使用しているので、部員および付近を通行する人には十分な注意 を呼びかけなくてはならない。昨年度と一昨年度の荷重試験では一度も桁が折れなかった ため気がゆるんでいたのか、部員の中にもときどき注意力散漫になる者がいたのが反省点 である。本年度の第 3 回の荷重試験で 1.5 倍荷重をかけたときのように実際に桁が折れるよ うなこともあるため、桁にクラックが入る音を聞き逃さないよう耳を澄ませて集中すると ともに、重りがかかっている桁の真下に入らないよう、荷重試験は安全に注意して行わな くてはならない。 1.2.2 組み立て試験 機体が完成したのち、組み立ての手順および機体の仕上がりの確認のために実施する。3 7 月中に組み立て試験を実施することができれば試験飛行の準備期間に大きな余裕が生まれ るが、本年度は機体の製作を 3 月中に終わらせることはできなかった。4 月に入ると、新歓 活動のため、どうしても最初の 2 週間は組み立て試験を行うことができない。 機体の組み立てには 70 分ほどの時間がかかってしまうため、各々が自分の持ち場と役割を 把握して行動できることは、試験飛行を円滑に進めるためにきわめて重要である。このた め、組み立て試験には部員全員が参加することが求められる。 あらかじめ大学で練習をしていっても、富士川滑空場での機体の組み立てには、予期せ ぬ事態がつきものである。日の出前から作業を開始するため手元が暗くて見えない、寒さ で工具を扱う手がうまく動かないなど、富士川の作業環境は厳しい。湿気によりバルサで つくったはめ合い部が膨張して翼桁がはまらなかったため、富士川で機体組み立て中に桁 はめ合い部を紙やすりで削ったこともあった。問題が発生したら慌てず冷静に対処するこ とが肝心である。 1.2.3 駆動試験・操舵試験 操舵試験では、エレベーターとラダー、主翼左右のエルロンが正常に動くかどうか、お よび尾翼のトリムが意図したとおりに設定されているかを見る。駆動試験では、パイロッ トがペダルをこいでペラを回し、駆動部から異音がしないか、回転数計の表示は正しいか を確認する。 飛行中に舵が効かなければ大事故の原因となりうるので、駆動試験と操舵試験はフライト の前に滑走路上で毎回必ず実施しなければならない。 1.3 試験飛行 例年通り土日の早朝を利用して、2013 年度には合計で 15 回のテストフライトを実施し た。昨年に引き続き、試験飛行には静岡県の富士川滑空場の滑走路（全長 800m）を使わせ ていただいた。人力飛行機チームが滑走路を利用できるのは、土曜または日曜の午前 1 時 から朝 8 時までに限られる。時間を有効に利用するため、機体の組み立てや操舵試験・駆 動試験は日の出前に完了させる。その後はグラウンドクルーを所定の配置につかせ、日の 出とともにフライトを開始し、午前 7 時前後に解体を開始して 8 時までに撤収を完了させ た。 初回の試験飛行は、滑走路の 100m 程度を使用してプッシャーが機体をまっすぐ押す練 習から始めた。それから徐々に距離を伸ばしていき、200m 程度の短距離飛行で調整を進め、 縦安定がとれてからは最終的に 800m の滑走路を使い切るフライトを実施した。 1.3.1 滑走路での機体組み立て 昨年度に試した手順をふまえ、本年度も翼を収納するキャリアをトラックから滑走路脇 8 まで運んでから組み立てを開始した。こうすることで、トラックと滑走路を往復する回数 が減って組み立て時間が短縮されるだけでなく、作業者が近くに集まるので指示がいきわ たりやすい。組み立て中の機体の向きは、翼桁の軸方向を滑走路の長辺方向（白線と平行 な向き）に合わせた。この向きのほうが滑走路の凹凸が小さいため、主翼が水平に取り付 けられているかが分かりやすい。また、試験飛行中に風が強くなって機体の移動が困難に なった時は、トラックを機体の脇まで動かし、トラックの荷台を風よけ代わりにして待機 し。風が収まればフライトを再開し、続行が不可能と判断した際はその場で機体を解体し て撤収した。 1.3.2 人員配置 スターティングメンバー（機体を押して加速させるメンバー）は後部支柱に 2 人、左右 の主翼に 1 人ずつ、後部胴体（テール）に 1 人の計 5 人配置した。翼保持の 2 人は発進と 同時に手を離し、3 人のスターティングメンバーが機体を押すようにした。 パイロットと設計担当、代表、スターティングメンバーを除く全員は、グラウンドクル ー(機体の進む先で待機し、機体を追いかけて着陸と同時につかまえ停止させる役割)として 滑走路に配置した。 1.3.3 指示出し 試験飛行には合計 3 台のトランシーバと 1 台のメガホンを利用した。代表と設計担当者 とパイロットがそれぞれ 1 台トランシーバを持ち、さらに代表はメガホンを携帯した。 指示の伝達の方針は以下の通りである。 操舵については設計担当者のみがパイロットに指示を出す。パイロット自身の判断で危険 を回避する場合を除き、パイロットは原則としてそれに従う。 あらかじめ決めておいた減速開始位置に機体がさしかかったら、グラウンドクルーがパイ ロットに「ストップ」の声をかける。パイロットはそれを確認して高度を下げ、機体を着 陸させる 代表は機体の進む先の滑走路端に待機する。グラウンドクルーの配置は代表が指示する。 スターティングメンバーに対しては、設計担当者の持ったトランシーバを通じて代表が指 示する。 以上はほぼ昨年度のまま採用した方式であるが、代表、パイロット、設計担当者と一部の スターティングメンバーを除く部員は現場での方針決定から外されることとなる。情報が グラウンドクルーへ適宜提供されなければ、グランドクルーはどのような方針で何のため にフライトが行われるのかが把握できない。本年度はグラウンドクルーへのこまめな指示 出しがなおざりになってしまっため、フライトの間に無駄な時間が多く、滑走路上での貴 重な時間を活かしきれず、本年度の機体運用における大きな失敗となった。 9 1.3.4 車輪の変更 本年度は新たな試みとして、径の異なる複数の前輪を用意し、試験飛行時には大径の前 輪を用いた（設計報告参照）。これは滑走時の主翼の迎角を稼ぐためのアイデアであったが、 副産物として、前輪の径が大きいために滑走路わきの草地に引っかかりにくくなるという 利点が得られた。昨年度は機体が草に車輪を取られて、前につんのめるように急停止し損 傷する事故があった(けが人なし)が、本年度はこのような事故は起こらなかった。 一方で、頻繁な車輪の換装には、大幅な時間のロスを生むというデメリットがある。滑走 路上での車輪の換装作業は、フライトが実施できる貴重な時間を奪ってしまう。さらに、 個々の車輪について滑走試験を行って正常に回転するか確かめなくてはならなかったこと も、フライトの回数を減らしてしまうことにつながった。車輪の種類および換装回数は、 少ないに越したことはない。 1.3.5 張線の廃止 翼桁を支える張線はステンレス製のワイヤーで、機体の運用中に部員が接触してけがを する危険がある。昨年度は停止した機体の下部張線に部員 1 名が接触し、膝に小さな切り 傷を負った。タイムトライアル部門での勝利を目指すために F-tec の機体は年々高速化して おり、張線の存在に伴う危険はますます増大してきている。試たんせい二十號が張線を廃 止した片持ち翼を採用した理由にはそれによって得られる性能面、製作性、での向上は勿 論、運用時の安全性の大幅な向上も含まれている。 本年度の試験飛行では、高速で旋回しながら接近する機体をグラウンドクルーが回避しき れず、主翼がグラウンドクルーの頭上を通過する場面が何度かあった。もし張線が張られ ていたら、グラウンドクルーが張線に引っかかって重大な事故が発生した可能性もある。 また、機体の停止時には、作業者が張線をよけて大回りせずとも主翼の下をくぐって移動 できるようになったため、張線の廃止は試験飛行時の作業性の向上にも寄与した。 タイムトライアル部門に出場するチームの機体が年々高速化している現状を踏まえると、 他チームと渡り合うためには、「たんせい二十號」の 9.5m/s よりさらに速い機体を運用で きなくてはならないと考えられる。「たんせい二十號」の定常飛行時の対地速度はすでに部 員が走って追いつけないほど速いが、それ以上の高速機をつくれば試験飛行はさらに難し くなる。今後も高速の機体でタイムトライアル部門への出場を目指すという方針をとるの であれば、試験飛行時の安全性の観点からは、張線を必要としない機体を製作し運用する のが望ましい。 1.3.6 試験飛行回数の増大 部員の数が増えたことと、片持ち機としたため張線を張る作業が不要になったことによ り、機体の組み立ておよび解体にかかる時間は昨年度に比べ短縮された。にもかかわらず 試験飛行へ行く回数が例年になく増大した理由は主に 2 つである。 10 まず、指示の伝達がスムーズになされなかったため時間が有効に使えず、1 回の試験飛行 あたりの本数が減ってしまったことがあげられる。指示者の声が遠くまで届かず聞き取れ ない、調整方針の話し合いの間に機体をフライト開始地点へ移動する指示がおろそかにな り、誰が指示を出すのかが明確にならずグラウンドクルーが混乱するといった場面が多々 あり、試験飛行が効率的に進行できなかった。縦安定がとれるまでの調整期間中は、フラ イトの方針の共有が不十分だったときに、エレベーターを入れ浮かせるのか、それともす ぐ停止させるのかという判断がなされず、無駄に滑走距離が伸びてしまうという問題も発 生した。 もう 1 つは、重心測定の誤差が大きかったため機体の調整に時間がかかったことである。 重心測定の誤差は、縦安定をとるための調整が予定よりも大きく遅れる要因となった。機 体の調整の遅れはパイロットの操縦技術習熟の遅れにもつながる。このテストフライトの スケジュールの遅れは、後述する事故の間接的な原因になったとも考えられる。この問題 については、風や地面の傾きの影響を受けやすい富士川滑空場での重心測定の結果に頼ら ず、テストフライト出発前にあらかじめ大学の屋内施設でデータを繰り返しとることで解 決を図るべきである。 1.4 事故 7 月 7 日、年度内最終回とする予定だった第 14 回試験飛行では、パイロットの操縦訓練 のため S 字飛行を実施した。2 回目の S 字飛行で旋回幅を広げすぎたため、機体がコント ロールしきれなくなり、墜落する事故が発生した。 事故につながった直接の原因は、操舵に対する機体の応答の遅れを把握しきれていなか ったパイロットと、パイロットに指示を出すとき旋回半径を広げさせすぎた設計担当のミ スである。しかし、この事故に至るまでに、試験飛行での縦安定をとる調整の遅れがこの 事故に大きく影響したと考えられる。なぜならこの遅れによって、パイロットが操舵を練 習するためのフライトがなかなか始められず、操縦技術の習熟が不足していたためである。 さらに、調整が思い通りに進まないことから部員にも焦りが生まれ、旋回飛行の難易度や リスクに対する冷静な判断が十分にできなくなっていたこともあげられる。昨年度のパイ ロットは 2 年連続でパイロットをつとめたためにフライト経験が多く、それゆえに難易度 の高い旋回飛行が可能であったことも考慮に入れ、本年度はより慎重にフライトプランを 立てるべきであった。 幸いにも怪我人はなかったものの、一歩間違えばパイロットの命に関わる重大な事故に なっていたと考えられる。 1.5 修理 例年であれば試験飛行を終了して本番への準備に入る時期に、機体が大破して作り直し になってしまったことで、チーム内で出場を辞退するかどうかの議論が行われた。最終的 11 に、大会までにわずかながらも時間は残されているのでやれるだけのことをしたいという 方向で皆が合意し、パイロットも大会参加への強い意志を示した。そのため、本番までに 主翼の荷重試験及び試験飛行を再び行って、最低限の安全性の確認、機体の飛行性能が確 認されなければ出場を辞退するという条件で、機体を修理し再び大会出場を目指して活動 することを決定した。 機体の主な損傷は、エレベーターの桁と前部支柱桁の折損、中央翼のリブやプランクの 破損、フェアリング全損、ペラ 2 枚の破損、表示器の故障であった。しかし、第 3 回荷重 試験を行ったところ、さらに内翼桁の接合部にクラックが入っていたことが判明した。修 理の工程については各班の報告書を参照。 修理及び翼桁の補強の完了後に再び荷重試験を実施して桁が折れないことを確かめたの ち、7 月 21 日に最後の試験飛行へ臨んだ。終始横風が強く吹いていたため 1 本のフライト しか実施できなかったが、機体は無事浮上し、挙動にも目立った問題が見られなかったた め、試験飛行後のミーティングで大会出場の判断を下した。 1.6 鳥人間コンテスト 書類選考の結果、今年も F-tec は鳥人間コンテストのタイムトライアル部門に出場させ ていただいた。本年度のタイムトライアル部門には 8 チームが出場した。 1.6.1 事前準備 F-tec が試験飛行を大会の 3 週間前に終了するのは、準備の時間を確保するためと、大会 直前に機体が試験飛行で破損してしまうと修理が間に合わないからである。しかし、本年 度は大会の 1 週間前に試験飛行を実施するという異例の事態の発生により、持ち物の準備 の時間は例年より大幅に減ってしまった。どうにか大会本番には間に合ったが、試験飛行 は早め（大会 2~3 週間前）に終了し、準備には十分な時間を用意するべきである。 大会前日に強風のため尾翼を破損したチームが過去にあったことをふまえ、翼が壊れて も修理できるよう、本年度も十分な数の予備パーツを製作して琵琶湖へ持っていった。い ざとなったらその場でスタイロを加工して部品を製作できるように、電熱線カッターも用 意して発電機（他に電子部品や携帯の充電、照明などにも使用）もレンタルした。 1.6.2 移動手段や宿泊場所の確保 大会直前になると会場周辺のホテルはいずれも満室となってしまうため、宿泊場所につ いては大会出場が決定したらすぐに確保するのが望ましい。交通手段も、早く確保しない と席がなくなってしまうため、1 年生の試験日程が確定し次第決定するのがよい。 1.6.3 大会前日 大会前日には、機体を組み立てた状態で審査員のチェックを受ける必要がある。時間に 12 余裕を持って到着したら早めに機体を組み立て、このときにも駆動試験と操舵試験を必ず 行うべきである。前日の作業で体力を消耗しないよう、人員の交代はこまめに行ったほう がよい。本年度も大会前夜は湖岸にブルーシートを敷いて全員そこで仮眠をとっていたが、 女性部員が増えたため、これは見直されてもよいかもしれない。 1.6.4 当日朝からフライトまで 本年度は待機場所としてディフェンディングチャンピオンの駐機スペースを使わせてい ただいた。駐機スペースが広く、しかも機体搬送用車両の駐車場からほど近い位置にあっ たため、昨年度に比べて少ない労力で迅速に機体の運搬や片付けを行うことができた。 フライト順はタイムトライアル部門の出場 8 チーム中最後であったため、当日は組み立 て開始時刻を昨年度より遅らせた。早朝に雨が降りだしたが、時間に余裕はあると判断し、 翼を濡らさないよう雨が止むのを待った。ただし、天候の変化によって組み立て開始が遅 れることは想定していなかったため、指示が乱れ、機体を運搬するときに焦りと混乱が生 じてしまったのが反省点である。 日中は琵琶湖の強い日差しへの対策を施さなければ、コクピット内の温度が上昇してパ イロットのパフォーマンス低下が懸念されるほか、桁の CFRP が手で触れないほどに熱く なる。そのため、機体の運搬中はスペースブランケットを桁に巻き付けて日光を遮り、フ ェアリングにも外側からスペースブランケットをかけて機体の温度上昇を防ぐ工夫をした。 また、パイロットは日傘を持ち、機体の保持人員はこまめな交代と水分補給を徹底するこ とで、熱中症への対策とした。 1.6.5 フライト F-tec のフライト開始は、午前 10 時過ぎとなった。雨上がりでプラットホーム上はきわ めて滑りやすくなっていたが、発進には無事成功した。発進後機体はピッチングしながら 左にそれていき、高度を維持しきれずターンポール手前で着水した。大会の結果は残念な がら記録なしに終わってしまったが、直前のクラッシュから立ち直り大会へ出場し、最後 までパイロットが怪我することなく年度を終えることができ、チーム内には悔しさと同時 に安堵感もあった。 1.6.6 解体・片付け 片づけるときの人の動きをフライト前にあらかじめ話し合って決めておいたことにより、 昨年度よりも早く解体を終えることができた。駐機場とトラックのある駐車場との間には 数百 m の距離があるので、携帯電話などを使って次の作業を全員にこまめに指示すると作 業がスムーズに進む。夏の琵琶湖周辺は極めて暑く、作業が長引けば部員が熱中症になる おそれがあるため、片付けも事前に段取りをよく決めてすみやかに終えるべきである。 13 1.7 最後に 本年度の鳥人間コンテストは、記録なしという悔いの残る結果に終わってしまった。 F-tec は数年間続けてよい結果を出したのちに突然成果が上がらなくなるというサイクルを 繰り返している。これまでうまくいっていた部分を「去年こうだったから」という理由だ けでなんとなくそのまま取り入れていくと、技術は継承されているように見えても、その 作業や判断がなぜよいのかというノウハウが徐々に失われてしまう。そのような思考放棄 が好ましくない結果を招くことが多い。本年度はこれまでになく多くの課題が浮き彫りと なった 1 年間であったが、後輩たちにはそれらを乗り越えて今後も挑戦を続けていってほ しい。 本年度はこのように至らない点が多かったが、多くの方に活動を応援していただいた。 機体の製作や運用については、他大学の方から多くのアドバイスをいただき、修理の際も 激励をいただいた。先生方には数多くの助言をいただいたばかりでなく、F-tec の活動場所 の確保などにもご尽力いただいた。部員でさえ音をあげそうなほど回数の増えた試験飛行 にも最後までご参加いただいた OB の皆様には、いくら感謝しても足りないくらいである。 最後に、F-tec の活動を支えてくださった皆様に、この場を借りてお礼を申し上げたい。 14 2 設計 東京大学 F-tec たんせい弐拾號設計報告書 2013 年度設計 末永陽一 2.1 目標 鳥人間コンテストタイムトライアル部門（180°旋回を含む往復 1.5km 程度のコース中、 スタートラインからゴールラインまで飛行し、ゴール後着水までの時間を競う）を目的と し、スピードを強化した操縦性と旋回性能の高い高速競技機の開発。 2.2 設計方針 2.2.1 昨年度機体、たんせい壱拾九號の評価 昨年度のたんせい壱拾九號は、「安定して優勝を狙える機体にする」という目標（さらに 目標タイムは２分１５秒）を元に設計され、前年度に引き続き更なる旋回性能、機体速度 を強化した設計がなされた。翼スパンの切り詰め、エルロンの切れ角の大幅な増大、尾翼 容積の増加などがその具体的な例である。 結果、第 35 回鳥人間コンテストにおいて 2 分 40 秒というタイムでゴールし、単純なタ イムでは前年度よりも 4 秒伸びたものの、F-tec より設計機速の速い他チームに引けを取ら ず約 60m 程の旋回半径で見事準優勝を果たしたことから、旋回性能の強化は見事に達成し たと言える。 しかし、1 位のチームの 2 分 8 秒というタイムには大幅に差をつけられ、3 位以下のチー ムとはわずか数秒の僅差であったことから、「安定して優勝を狙える機体にする」という目 標には根本的な機体速度が不足していたと思われる。拾九號においては前年度より機速増 加が行われていたものの、それはチームの当時の試験飛行での運用法に大幅な支障が出な い最小限にとどめられており、他チームの多くが 9～11m/s の設計の中、0.5m/s 増しの 8.5m/s にとどめられていた。機速増加の大きなネックとなっていたのは、F-tec が主翼の構 造に張線支持式を採用していたことである。この場合機速 9m/s 以上では、張線の無い片持 ち翼機と比較し大幅に抵抗が増え、パイロットに高出力が要求される上、平均的な人間の 走行速度を超え始めることにより、試験飛行時のグラウンドクルーとの接触の危険性が上 がることが想定された。第 35 回のタイムトライアル部門では唯一 F-tec が張線支持を採用 しており、他チームは全て片持ち翼であった。 尚昨年度の機体のパイロットは例外的に前年度から引き続きパイロットを担当した同一 15 人物であり、基本的に毎年パイロットが変わる学生チームの中では旋回技能、出力にアド バンテージがあったことも重要な事実である。今年度の弐拾号は新しいパイロットが搭乗 している。 2.2.2 今年の設計方針 昨年の機体、飛行を踏まえて、今年は「よりタイムトライアル部門に特化した優勝を狙 える機体」を目標とし、以下の点を重視した。 ① 他チームの機速の水準に合わせて、機速の大幅な強化。またそれに伴い、張線支持構造 翼の撤廃。 ② 片持ち化に伴う上反角の減少に対応し、ラダー容積を減らし、スパイラルに入りにくく しつつも、昨年度並み、又はそれ以上の操縦性、旋回性能の獲得。 ③ 高速化しつつも試験飛行を効果的に行えること。 ④ 上記条件を満たしつつ可能な限り低出力にすること。 設計概要（主な変更点など） Ⅰ 機体重量の見積もり、及び機速の設定 今年はパイロットが去年と変わったため重量は約 57.5kg、機体重量は片持ち化により主 桁の重量増、及び胴体フレーム周りなどの補強などにより約 36.5kg、尾翼の下向きの揚力 が約 2kg 程と見積もられたため、合計揚力 96kg に余剰で更に 1kg 程追加し設計を行った また、相談の結果パイロット出力は去年と同じ 300W まで見込めるとし、これを上限出 力とした。この上限出力の中でなるべく速い設計機速を採用した。 2.3 空力設計 2.3.1 主翼 ・スパン 機速は昨年度より増加したものの、最終的に主翼スパンは去年より若干大きい 23.6m を 採用。スパンの短い方が旋回時の翼端失速のリスクは若干低いが、高アスペクト比を確保 し誘導抗力の削減によるパイロット出力の低下、及び桁を使いまわす必要性などの製作の 都合を優先し、スパンの大幅な変更はせずに去年の 23.2m の値前後にとどめた。 ・翼型と機速 16 昨年度まで主な翼型として、DAE シリーズが用いられていたが、更なる機速の 1m/s の 増加、10kg 以上の重量増加に伴い,より高速重量機に相応しい FX-76-MP シリーズの翼型、 特に FX-76-MP-120 の採用も検討された。この翼型は去年採用された DAE31 に比べ、運 用を想定する範囲の迎角での揚力係数、揚抗比の値が高い。しかし、FX-76-MP-120 単体 を採用すると、翼厚が薄くなりすぎてしまい、主桁の径の大きさが制限されてしまう他、 失速角自体は DAE31 とほぼ変わらないものの、失速特性が悪くなってしまう。様々な機速、 翼型で比較検討した結果、多少揚抗比の低めの翼型でも、翼厚を確保し、コード長を減ら した方が、翼全体の抗力の低減につながると結論づけた。このため、今年の主翼の翼型に は、FX-MP-120 の他に、空力特性は劣るものの、「翼厚は大きい」FX-76-MP-160、「失速 特性の良い」DAE31 を混合し十分な翼厚を確保しつつも、迎角 3～4 度付近で揚抗比、揚 力係数の DAE31 より高いオリジナル翼型を設計し、採用した。 翼端での翼型としては、桁径が小さく、翼厚の確保をそこまで心配する必要がなかった ので、去年の機体にも採用されたもののと同じオリジナル翼型を採用。この翼型は DAE31 に NACA6415 を混ぜたものであり、「失速特性の良い」DAE31 と「低迎角で高い揚抗比」 の NACA6415 の両性質をバランスよく取り入れている。 今年の機体では中央翼、及び内翼全体に先述した FX ベースの翼型を、最外翼全体に後述 した NACA6415 ベースの翼型を採用し、外翼では線形的に両翼型間を遷移させている。 ・迎角、ねじり下げ XFLR による主翼の 3 次元解析の結果、揚抗比の最大となる迎角は 2.5~3 度と判断した ため、製作の都合上必要な最低限のコード長を確保できる 3.2 度に設定。 また翼端失速を防ぐための有効な手段として、今年度は翼端の迎角が－0.1 度となるまで ねじり下げを行った。STA=4.7m の点から STA=9.8m の点までに 0.9 度線形的に下げ、そ こから翼端までまた線形的に 2.4 度分下げた。この場合、水平に旋回したと仮定した場合、 旋回の内側の翼端は失速角まで 9 度以上の余裕があり、エルロン操舵による翼端失速の危 険は十分少ないと判断した。また製作の容易さを考慮し、昨年同様ねじり下げの勾配は各 翼ごとに（外、最外）一定に保ってある。 以下に XFLR による各翼型と最終的主翼全体の解析結果を掲載する。 17 （黄色が新しく中央、内翼に採用した翼型） （青色が去年に引き続き翼端に採用した翼型） 18 （それぞれ赤色が 3DP 法、青色が LLT 法、緑色が VLM 法による翼全体での解析結果） ・上反角 去年までは空力設計に応じて下部張線の長さ、位置を変更することによって、かなり自 由に上反角の設定を変更できたが、片持ち化により主桁の根本的な強度でしか変更できな くなった。主桁の必要強度も考慮した結果、1 度下げ、今年の上反角は 6.2 度となった。昨 年度同様、ロールは上反角効果に頼るよりはエルロンで積極的に制御する、という方針で ある。上反角の低下は琵琶湖の湖上で吹きがちな風速 3m/s 以上の横風に流されにくくなる という利点もある。しかし、同時に機体がスパイラルに陥りやすいという欠点もあり、こ れを考慮し、後の尾翼設計にてラダーの尾翼容積を削減し、去年並にスパイラル特性を保 つ様にしている。 以上の様に主翼を設計した結果。主翼諸元は以下のようになった。 尚設計の際は、当サークルの OB が作成した、揚力線理論を用いた平面型最適化プログ ラムと、一 ラムと、一般公開されているフリーソフト 般公開されているフリーソフト XFLR5 を使用した。 平面型最適化プログラムの概略としては、揚力線理論により、主翼の誘導抗力を求め、 翼の全抗力を最小にするように、重量、テーパー開始点の位置及び、揚力傾斜と、ゼロ揚 力角、迎角、を束縛条件として、コード長をパラメータとして変化させることで最適化す るものである。 19 ・主翼諸元 スパン 23.6 m 翼面積 17.72 m^2 アスペクト比 31.44 テーパー比 0.43 初期上反角 0 deg 定常飛行時上反角 6.2 deg 翼効率 0.99 CL 1.02 CD(CDw+CDi) 0.0235 主桁重量 10.4 kg 翼全重量 17.4 kg ・コード長、翼型分布 テーパー点[m] 0 1.5 4.7 9.8 11.8 コード長[mm] 915 915 805 844 395 迎角[deg] 3.2 3.2 3.2 2.3 －0.1 翼型 オリジナル１ オリジナル 2 （上記表の各点の間で、翼型、コード長及び迎角はそれぞれ線形に遷移している） ・局所揚力係数分布 翼根での揚力係数は最大になっていて、翼端の 2m 程手前からなだらかに減少している。旋 回中エルロンを入れ続けても翼端失速は起こりにくいと考えられる。 20 2.3.2 尾翼 ・水平尾翼 昨年度の機体はエレベーターの効きが十分だったため、今年度もこの容積を維持して設計 した。主翼面積の低下に伴い、尾翼面積もコード長を減らすことにより削減した。翼型は 去年と同じく、 去年と同じく、NACA0009 NACA0009 を採用した。 ・水平尾翼諸元 翼型 NACA0009 スパン 2.3 m 翼面積 1.19 m^2 容積 0.33 モーメントアーム 4.326 m ・コード長、翼型分布 テーパー点 テーパー点[m] [m] 0 0.35 1.15 コード長 コード長[mm] [mm] 485 485 430 翼型 NACA0009 ・平面型 ・垂直尾翼 前述の通り、上反角を去年の 7.2 度より 1 度低下させているので、スパイラルに陥りやすく なる対策として、尾翼容積を去年より 9.3% 9.3%低下させ、 低下させ、0.016 から 0.015 にした。翼型は去 年と同じく NACA0012 を採用。取付け高さは去年の大会動画から去年と同じでもプラット フォームにする危険性は十分低いと判断し、今年度も下端から 0.57m の位置にテールパイ プの中心線の高さが来る様にした。尚、ラダーの効きは去年のフライトよりも効かせても 21 良いと判断し、切れ角を 6 度増やして 26 度にしたが、これに関しては実際の試験飛行での 挙動から最終決定することとした。 ・垂直尾翼諸元 翼型 NACA0012 全幅 2.3 m 翼面積 1.275 m^2 容積 0.015 モーメントアーム 4.919 m ・コード長、翼型分布（ラダーは上下非対称なため、下端からの長さ） テーパー点[m] 0 0.3 1.1 2.3 コード長[mm] 400 643 643 370 翼型 NACA0012 ・平面型 2.3.3 エルロン 昨年度に引き続き、主翼翼端から２ｍの部分を、主桁を中心にして回転できるようにし て、これを左右で逆に切ることで左右の揚力差を生み出すエルロンとして用いた。 ジェット機等のエルロンはフラップや補助翼を用いるため、後縁付近から切った方向と逆 向きの強いモーメントが生じ、エルロン・リバーサルが起こり得る。しかしこのように翼 全体を回転させることで風圧中心が前に移動し、このモーメントを打ち消す効果を与える。 切れ角は最大 6.5 度とした。昨年度の 5 度に対し、スパンがほぼ変わらない中 ,主翼桁、機 体の重量増化に伴う慣性モーメントの増加が予想されたためである。前述のように、旋回 半径 70m であっても翼端失速する迎角まで 2 度以上余裕がある。 主翼設計で述べたように、使用時の抗力変化が少ないため、アドバースヨーは少ないと見 22 積もられる。しかしある程度ラダーを協調的に使用することは必須であろう。また、去年 に引き続きバンク角が大きい時はあて舵を用いることも念頭に置いて試験飛行や本番に臨 んだ。 ・平面型（翼端 2000mm の部分がエルロン ） 2.3.4 重心位置 以下に、基本的な機体の尾翼モーメント、主翼モーメントの図を示す。 主翼揚力 全機重量 尾翼による力 理想的には、主翼の揚力中心位置直下に全機重心が来れば、尾翼モーメントは最小限で済 み、尾翼の大きさ、切れ角の削減により、トリム抵抗を削減できる。しかし、現実の飛行 機では勿論、風やパイロットの姿勢などのさまざまな外乱を受けることになり、それらに 対する復元力、縦の静安定性を十分に確保することが必須である。一般的に、重心はなる べく揚力中心より前に来た方が機体の安定性が増すが、前過ぎれば、大きな尾翼モーメン トを要し、先述のようにトリム抵抗が増加することになる。正確な適正重心位置を予測す るには、正確に機体全体の慣性モーメントを見積もった安定微係数の検討が必要になり、 るには、正確に機体全体の慣性モーメントを見積もった安定微係数の検討が必要になり、 極めて困難である。 近年の F-tec の機体の初期重心位置は基本的に 33%MAC より 10mm 程手前に設定し、 試験飛行を繰り返し、縦の静安定性、パイロットの意見を確認しながら機体の最適な重心 位置に重心が来るように翼位置を微調整していた。パイロットが不慣れな中、重心が後ろ 23 過ぎた場合、離陸直後に迎角が発散、失速、墜落という非常に危険な事態を招きかねず、 実際のそういった例は他チームでも起きており、事故には至らなかったものの F-tec の 10 年度などで重心が後ろ過ぎた事例もある。そのため意図的に重心を前気味に設定してから 最初の試験飛行に臨んでいたのである。しかし翼設計、特に使用速型の変化により最適な 重心位置は変化しており、常にこの初期設定では貴重な試験飛行の回数とかなりの費用を 無駄にしてしまいかねない。今年度は初期設定の重心位置として、33%より 10mm 前を採 用したが最終的に 36.8%に調整した（第 13 回試験飛行のクラッシュ前）ため、初期設定が 前過ぎたと思われる。今年の最終設定を含む過去 3 年の wiki、設計報告書から推定したデ ータから、適切な初期重心位置は「翼中央で翼全体の半分程採用しているメイン翼型の揚 力中心の 2~3%MAC 手前」又は「翼全体の揚力中心の 6~7%MAC 前」だと思われ来年以降 はそれを念頭に初期重心位置を決定するべきと思われる。 この様な結果になることは、尾翼、主翼の揚力及び重心に働く全機重量の単純なモーメ ントのつり合いの結果であり、尾翼の発生する力、全機重量が年を経て大幅に変化してい ない一方、翼型の変更による揚力中心の位置が大きく変わっているためと思われる。 しかしあくまで「初期重心位置として適切」であり、最終的な機体の重心位置は試験飛行 での挙動の分析結果とパイロットの意見を元に決定するべきである。 ・過去の機体のデータ 号 メイン翼型 最終的迎角 その時の揚力中心 翼全体の揚力中 最終的重心位置 [%MAC] 心[%MAC] [%MAC] 18 DAE21 4.8 35.4 39.3 (推定) 33.6（推定） 19 DAE31 4.2 37.3 40.8（推定） 34.4（推定） 20 original1 3.0 40.1 44.4（推定） 36.8（実測） 2.3.5 フェアリング フェアリングのモデリングは Solid Works を用いて行った。今年はコックピットフレーム の内パイロットの眼前にあり、去年は計器表示器を取り付けていた上面パイプを廃止し、 更にパイロットの背もたれ、及びのそれの接着された後部支柱の角度を水平から 55 度であ ったものを 45 度に変更した。結果的にフェアリングの前面、側面の投影面積を削減するこ とに成功した。 24 (オレンジの線が昨年のフェアリング輪郭。黒色の線が今年の輪郭) 調整と解析を繰り返した結果上手の様な概形に決定した。以下に空力解析の結果を示す。 機速 9.5m/s での抵抗は約 1.4N,下向きの力 は約 1N となり、去年より定常飛行時の抵抗 を約 0.1N 削減するのに成功した。 今年度も、コックピット内の冷却用として、インテイクとアウトレットを設けた。ノー ズ先端下部 15cm 程の所に去年とほぼ同じ大きさのインテイクを設け、フェアリングの後部 に三角形状のアウトレット穴を 2 つ設けた。去年より若干大きさを大きく開けたが、パイ ロットによると、本番では風は全く感じれらなかったらしく、大きさはもっと大きくし、 風を感じられたという 18 号並みにするのが望ましいと思われる。又、製作には間に合わな かったが、インテイクの位置に関しては、流量の無い澱み点を除く流速の小さい位置、ダ かったが、インテイクの位置に関しては、流量の無い澱み点を除く流速の小さい位置、ダ イダロス型人力飛行機では イダロス型人力飛行機ではプロペラ後流が少な プロペラ後流が少な プロペラ後流が少ない上、主翼循環が最大になるエリアの下面 い上、主翼循環が最大になるエリアの下面 25 側である主翼の真下が良いとする見解もあり、（イクス技研レポート、 http://hpaextend.web.fc2.com/HPA_Extend/Blog/entori/2013/3/28_DAEDALUS.html） 来年度以降検討してみることが望ましいと思われる。 下図は完成した写真。 Ⅱ-6 抗力の見積もり 各部分の抵抗係数を定義する基準面積を Sπとし、Sπを用いた時の抵抗係数を CDπと すると、 CDo = (1+k)ΣCDπ・Sπ/S k は干渉時に対する補正係数で、今回は k=0.1 とする。以下に Sπと Cdπの関係を示す。 Sπ(m^2) CDπ 主翼 17.72 0.00923 水平尾翼 1.07 0.008 垂直尾翼 1.27 0.008 胴体 0.0095 0.1 フェアリング 0.8 0.1 以上より、有害抗力係数 CDo= 0.01455 となる。また、主翼の誘導抗力は XFLR より 0.008922 となる。よって、抵抗とつりあう出力は約 227W。プロペラ効率と駆動効率を合 わせて 0.8 として、必要出力は約 283W。製作誤差などのマージンを見込んで交渉 300W と いうことにした。 26 2.4 構造設計 2.4.1 荷重倍数 機体がプラットホームを出た時点で十分な対気速度を得ることができれば、そのまま定常 飛行に入ることができる。しかし、十分な対気速度に達していない場合は、機体はいった ん降下し、十分な速度を得た段階で引き起こし操作を行う。荷重倍数 n は引き起こし終了 時の最下点において最大値をとる。機体重量を W、速度を V とすると、垂直方向の力の釣 り合いを考えて、 荷重倍数 n は、 と表される。引き起こし速度を経験的に 11m/s と仮定(CL を同じとし、定常飛行の機速を を同じとし、定常飛行の機速を し、引き起こし半径 r を変化させて荷重倍数 n 9.5m/s と仮定すると、ピッチ角-45°程度 )し、引き起こし半径 を計算してみる。 引き起こし半径 r(m) 荷重倍数 n 10 2.23 9 2.37 8 2.54 7 2.76 6 3.06 5 3.47 引き起こし半径の限界を 9m と定め、荷重倍数は n=2.37 以上として設計した。 として設計した。 2.4.2 CFRP パイプ 主桁は去年と同じく、中央翼、左右内翼、左右外翼、左右最外翼（エルロン含む）の 7 本を組み立てる形である。中央翼、左右内翼は今年度新規購入したもので、最外翼のエル ロンの固定部の桁は去年とは別の物で、在庫にあった桁を使用し、他は昨年の機体に使用 されたものと同じ桁である。 使い回す際、まず最初に全ての桁に皺、クラック、傷が無いか確かめ、傷（解体時に生 じたものももちろん含む）がある部分にはクロスをエポキシで貼り付けてパッチ処理をし 27 た。その後、昨年度の本番と同じ荷重及び今年度の想定荷重（0.5 倍、1.0 倍、1.5 倍）をか けて、問題のないことを確認した。 ・主翼諸元 中央翼 内翼 外翼 最外翼（固定部） (可動部） 長さ[mm] 3000 3500 5200 400 2200 内径[mm] 100 89.8 76.9～65.5 40.0 31.0～25.6 肉厚[mm] 1.58 1.24 0.74 0.64 0.64 繊維 40t* 40t* 40t 40t 40t 本数 1 2 2 2 2 さらにねじりに弱い翼端のエルロンの回転部分については、切れ角 7 度を与えた時、ねじ れの力によってさらに切れ角が増大する。この切れ角の増大分をさらに切れ角として与え るということを繰り返し、この力が発散しないこと（ダイバージェンスを起こさない事） を設計シート上で確認した。 CFRP の弾性率は 40t*と 40t でメーカーが異なり、荷重試験の結果及びメーカーのスペッ ク表から、それぞれの弾性率は前者が E=200[GPa]、後者が E=199[GPa]と推察される。 荷重試験での理論値からの誤差は最大 100mm 程と、去年までの 20mm 以内とは大幅にず れが生じたが、これは張線があった時代はその張線の接続する金具位置での主翼の最大た わみはワイヤー長（荷重試験では高ファル高さ）で上限が付き、発生する誤差の総計を制 限するのに対し、片持ち化してからはその様なことが無くなったためと思われる。尚、誤 差の大きな要因の一つは接合部の CFRP 及びバルサの変形と思われ、実際に機体完成後の 飛行時の上反角の着き方も特に中央-内の接合部で明らかに設計値以上の角度が着いている のが伺えた。 余談だが、去年までは桁の接合部の挿入部の長さを一律で 200mm に統一していたが、今 年は、内翼、外翼の挿入部は 300mm に変更した。CFRP を発注したメーカーから、桁径の 3 倍程の長さがあるのが望ましいとの助言を頂いたためである。張線が無くなることにより、 今まで以上の負荷が接合部にかかることが予想されたため、この処置をとった。 また、今年は CFRP パイプに部分積層の採用を見送った。理由は、部分積層は理論値通 りに性能を発揮しないことが多く、片持ち化間もない当チームとしては慎重にまず片持ち 化を実践することにのみ取組み、リスクを最小限にとどめたいためであった。しかし、他 チームでは採用されている例が多く、採用できた場合、更なる軽量化、効率化が期待でき るため今後積極的にデータを集め採用を検討すべきと思われる。 今年も、翼のねじれ、前後変形の対策として例年通り、リアスパーを採用した。リアス パーには内径約 16mm のパイプを使用した。 28 尚去年まで前部胴体桁として積層不明の内径 110mm、肉厚約 110mm、肉厚約 1.5mm、全長 3380mm の CFRP パイプを使用してきたが、老朽化し、幾つか補修カ所もあったため、今年新規購入 した。積層構成に関しては去年までの肉厚、及び他チーム、 した。積層構成に関しては去年までの肉厚、及び他チーム、CFRP CFRP メーカーからの経験的 な助言を元に決定した。参考までにこれのデータも掲載しておく。 前部胴体桁 長さ[mm] 3200 内径[mm] 110 肉厚[mm] 1.47 繊維 40t* 積層(内側から) 90°/ 0°x2 ±45 /± 45°/ 0°x7 / 90° 因みに後部胴体桁、各両尾翼桁は去年と同じもの使用し、コックピット周りの桁は今年自 作したもので新たに組みなおしてある。 2.4.3 強度計算 ・曲げ 以下に曲げモーメントの分布を示す。 Bending Morment 2500 BM[Nm] 2000 1500 1000 500 0 2100 0 666.6666667 1333.3333332100 2900 3700 4500 5435 6415 STA[mm] 7395 8375 9355 10200 11000 11800 曲げ応力が最大になる位置は中央翼中央で、 曲げ応力が最大になる位置は中央翼中央で、224[MPa] 224[MPa]で、許容応力 で、許容応力 1127[MPa] 1127[MPa]に対して に対して 安全率は 5.0 であった。安全率自体が最低になる箇所は内翼の翼根でここでは曲げ応力は 240[MPa] 240[MPa]、安全率は 、安全率は 4.7 で、先述したプラットフォームからの離陸時の荷重倍数を考えて 29 も十分であると言える。 ・捻じり 主桁の位置が風圧中心から前過ぎると、常にねじり下げのモーメントが働き、十分な揚 力が得られなくなる。逆に風圧中心から後過ぎると、常にねじりあげのモーメントが働き、 失速しやすくなる。そのため、風圧中心付近に桁位置を決めなければならない。また、一 般的に迎角が大きくなるほど風圧中心は前に移動するため、想定よりもやや後ろより に桁 を置くほうが、発散し失速する危険性は少ない。 中央、内翼に採用した翼型(青,ORIGINAL1) ,ORIGINAL1)と翼端に採用した翼型（緑 と翼端に採用した翼型（緑,ORIGINAL2 と翼端に採用した翼型（緑,ORIGINAL2）の 風圧中心の変化は以下の通り。 ORIGINAL1 に関しては迎角が約 5.5 5.5°を超えるまで °を超えるまで 37%を超えず、ORIGINAL2 を超えず、ORIGINAL2 に関 しては迎角が約 2.7°を超えるまでは 40% 40%を超えることは無い。 を超えることは無い。主翼自体に働くねじりモー メントは頭下げ方向に極力保ちたいため、翼位置は、中央～外までは 37%MAC 37%MAC、最外は 、最外は 37%MAC から 40%MAC まで線形的に変化させながら桁位置 まで線形的に変化させながら桁位置を配置した。今年度から桁位 を配置した。今年度から桁位 30 置を一律にせず翼端での桁位置を変化させることによって、翼端に必要以上にねじりモー メントが働くのを防いでいる。 中央翼中央から翼端にかけて、主桁のねじれの蓄積は下の図のようになる。翼端で 1.4 度 と、問題ない程度に小さいことがわかる。この計算では桁は主桁のみとして考えてあるが、 実際は副桁や翼型（リブ）がねじれを防ぐ効果が強く、ねじれはさらに少ないものと考え られる。 ねじれ角 1.6 1.4 ねじれ角 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 2000 4000 6000 STA[mm] 31 8000 10000 12000 14000 たんせい弐拾號の飛行 2.5 試験飛行 2.5.1 試験飛行概要 例年通り、静岡県の富士川滑空場を利用して試験飛行を行った。試験飛行回数は悪天候で フライトの 1 本も実施されなかったものも含め 15 回、総フライト回数は浮上していないも のや、走行試験も含め 78 本であった。今年は前半の試験飛行の運用で、効果的に時間内本 数を稼げていない状況が目立った他、２度に及ぶ大きなクラッシュ、重心位置の予想以上 の誤差などが重なり、例年の 1.5 倍程試験飛行の回数を行うことになってしまった。尚本数 自体は昨年、一昨年とほぼ同じである。 主な飛行内容は、 第 1 回～第 12 回：各部調整、及び高速機で安定飛行をするための練習 ・重心位置や尾翼トリム調整による、縦安定、水平飛行姿勢の調整。 ・機体を力強く、かつ真っ直ぐ押すためのスターティングメンバーの練習 ・9.5m/s で飛行できるような主翼迎角の調整 ・ケイデンス調整やエレベータ操作によって安定して高度を維持する練習 ・安全に着陸するための高度調整の練習 ・滑走路からはみ出さないように飛行方向を維持するためのラダー操作の練習 ・定常時の回転数が 2.55rps に近づけるようなプロペラピッチの調整 ・高速機の試験飛行様に用意した「迎角増加用の車輪」の効果的な運用法の模索 ・横風に対する偏流飛行 第 13 回～第 14 回：大会を想定した操縦（エルロン、エレベータ、ラダー）の習熟 ・滑走路の幅を使った S 字及び蛇行飛行（エルロン、ラダーを組み合わせる） ・滑走路の飛び切り試験 第 15 回：クラッシュ後の機体の大改造を経て、大会に出場出来る最低限の重心どりと機体 の安全性、性能確認 ・ジャンプ試験 内、第 3 回、第 14 回にてクラッシュを起こしており、第 9 回、13 回は悪天候により 1 本 もフライトは行われていない。各フライトの詳細な内容は、 http://f-tec.jpn.org/?13%C7%AF%C5%D9%BB%EE%B8%B3%C8%F4%B9%D4%CA%F3 32 %B9%F0 にまとめられている。また、フライト動画は http://www.youtube.com/user/10Ftec にアップロードされている。 2.5.2 試験飛行結果の評価 （第 14 回まで） ここでは全体的な報告、評価に限定し、個々のフライトの詳細な報告は上記の URL を参 照のこと。 ・縦安定 事前に本郷で行った重心測定の結果から決定した初期重心位置から、約 70mm 翼位置を 前進させた上、片持ち化した際追加した胴体構造の影響からそれ以上翼を前に出せなかっ たため、300g の鉄板をテールのエレベーターの V 字構造に追加することになった（テール に重りを 250g 追加すれば、翼位置を約 15mm 前進させるのとモーメント的に同等）。その ため例年に比べてかなり調整に手間取ることになり、第 12 回で、漸く重心位置の最終決定 を行った。主な原因としては ① 本郷で行った組立試験での重心測定結果に大きな誤差があったこと、 ② そもそも初期重心位置の設定が主翼設計に対して前過ぎたこと、 ③ 大幅な高速化、片持ち化による、浮上のし難さなどの問題 があげられる。 ① に関しては、本郷で初回試験飛行前に行った組手試験での重心位置の測定結果による、 推奨翼位置と、初回試験飛行での全機重心の測定結果による推奨翼位置に 60mm 程誤 差が出た（作年は 10mm 程）ことを指す。原因の一つはパイロットの姿勢の違いにあ ると思われる。組立試験での段階では、まだ足回りの構造が完全には完成していなかっ た上、45°の椅子にパイロットが例年以上に深めに腰かけていたと思われる。パイロッ トの胸より上の体の姿勢で 20cm 程変化した場合、60kg の人で胸より上の体重を約 10kg とすると、容易に重心が 30mm 程ずれ、翼位置に 40mm 程差が出る事が考えられ る。パイロットにとって飛行時に最適な姿勢は実際に試験飛行を重ねるまで把握しずら いため、今後は試験飛行を 1 回以上行った後にも組立試験を行い、2 度目の測定結果に 重きを置くべきと思われる。他にも、本郷で行った組立試験ではスペースの都合上、全 機を組みたてては行っておらず、野外で風の影響も受けながら行っている。今後は、工 学部 2 号館の屋内のスペースで全機組立を行った上で測定することが望ましい。体重計 を目視で読み取る以上ある程度の誤差は仕方がないが、上記の対策でこれほどの誤差は 防げると思われる。 ② これに関しては空力設計のⅡ-4 を参照されたし。 ③ 機体の滑走距離が長くなることにより浮上しにくくなった他、高速化により離陸により 33 エレベーターに頼る必要が生じ、飛行中の姿勢の観察がエレベーター操作により見にく くなってしまった。対策としてはパイロットに意識的に空中でのエレベーターの操舵を 減らす様指示する他、操縦桿の遊びを適度に調整する他ない。 因みに、完成後の機体が予想より約 2kg 軽かったため、迎角は 3.0 度に初回 TF で変更し、 第 14 回まで維持し、最終的に少し頭上げで尾翼トリムはアップに 3.5 度で定常飛行を達成 した。 ・尾翼 最終的なエレベーターの効きは十分であったが、ラダーは最大切れ角で切っても効きが 弱く感じられた。第 14 回のクラッシュに関しても、ラダーの応答性がもっと良ければ、あ れ程コースから逸れることもなかった可能性があるが、事故を悪化させた可能性も否定で きないため、パイロットの習熟度を視野に入れ慎重に検討する必要がある。容積の増減は 主翼の上反角も考慮に入れて決定しなければならないが、あらかじめサーボのリンク機構 にて切れ角の幅を必要に応じて随時変更可能なように今年よりも大きめにとれる仕様にし て置くことが望ましいと思われる。尚、エレベーターに関しては切れ角の測定用の道具が 用意されたが、ラダーに関しては製作が間に合わず終始用意されなかったのは反省するべ き点である。来年度以降はラダーの切れ角の正確な測定を可能にする道具を開発し、使用 するべきである。 ・上反角 上反角を 1°下げたためか、今年は離陸直後のロールの復帰が遅く感じられたが、操縦性 に関してはエルロンの効きが良くそこまで問題は無かったようである。 ・プロペラピッチ 第 14 回での最終的設定では取付けピッチ＋0.5°にて、パイロットの回転数 95 程で定常 飛行を達成出来た。大会本番含め、フライトのほとんどを 1 号ペラで行ったが、途中に発 生した、破損などで数多くの補修を行っており（詳細はプロペラ班の活動報告を参照の事） 若干推力不足気味であったと思われる。 ・エルロン 初期設定では切れ角の最大値は約７°に設定していたが、効きが良すぎたため、最終的 に+5°,－6°でちょうど良い効きになった。去年のリンク機構がオーバーセンターし易い 機構で、試験飛行中何度も修理を必要としたが、今年はリンク機構の改善により、この問 題はほとんど発生しなかった。 34 ・「滑走時迎角増加用の車輪」 今年は設計機体速度が 9.5m/s と滑走路上のスタメンによる加速のみではエレベーター操 舵無しの離陸に必要な速度まで加速出来ないと判断したため、縦の安定性の確認のために も、低機速で一度機体を浮上させるため、インパルスによる離陸か、主翼設定迎角の変更 が考えらた。その結果、パイロットがまだ未熟である内はインパルスによる離陸は望まし くなく、胴体桁に対する迎角を変更するのはトリムや重心位置を合わせた後また本番用の 迎角に調整する手間が発生するため、主翼取付け角自体は変更せず、前輪に高さの違うも のを用いることによって離陸時の迎角を増加させる案を採用した。 用意した車輪は 4 種類：通常車輪（大会本番で使用予定）の「迎角 0 度増し」の物、黒 色の車輪で「迎角 0.9 度増しの物」、茶色の車輪の「迎角 1.4 度増し」の物、青色の車輪で 「迎角 1.8 度増し」の物。初期のテストフライトでは大きめの車輪を使用し、とりあえず機 体を離陸させ安定性を観察して重心を合わせるとともにパイロットの習熟を図り、シーズ ン後半で出来れば通常車輪でインパルスを用いた離陸を行う計画であった。 結果、重心位置が適正範囲から大幅にずれて通常ならば浮上しにくい設定でも迎角 1.8° 増しの物でとりあえず機体を浮上させ、挙動を観察することに成功し、効果はあったと思 われる。またある程度重心のとれた後も 0.4°増しの物の方が離陸に成功し易く、水平車輪 の物だとどうしても、エレベーターを入れても滑走距離が長くなりがちで微風に影響され やすかったことから、来年度以降は 0.5°程迎角を上げる車輪は常に用意することを推奨す る。1 度以上になると、翼の抵抗の増大から、かえって離陸しづらくなる場面も見受けられ、 著しく重心がずれていない場合は必要とは思われない。尚、大会本番では、両輪で約 100g 軽量な水平車輪を使用したが、もしこの車輪に異常が発見された場合、0.4 度増しの物を予 備として使用する予定であった。 ・エルロンブレーキ/尾翼トリムスイッチの搭載 更に今回の機体では、去年車輪に直接取り付けるブレーキが強すぎ、使用できなかった ことから、着陸後に機体速度を低下させるブレーキの新たな案として、実験的にエルロン ブレーキを実装した。実態は両エルロンを同時に 6 度程頭下げに切るスイッチを操縦桿の 反対側のグリップに装着したもので、通常車輪使用時、翼端の迎角が約 0 度から下がるこ とで全機体抵抗を約 1.1N 増加させる（空中での全機体抵抗は約 24N）。あくまで実験的な 装備であり、コンテスト本番ではもちろん取り外す予定であった。しかし、迎角を 1 度以 上車輪で上げた場合、切っても 1.1N 程の抵抗も得られない事が発覚し、空中で誤ってスイ ッチに触れるリスクから、1 度も使用することなく、シーズン中盤で廃止した。代わりにス イッチの操作でエレベーターが特定の角度で固定され、使用されている間は操縦桿による エレベーターの操舵だけ受け付けないように仕様を変更し、運用した。これにより、トリ ム 2 度など、操縦桿ではしづらい細かいエレベーターの操舵が可能になり役に立つ場面が 見られた。是非来年も実装するべきと思われる。 35 ・クラッシュについて 今年度は第３回試験飛行及び第 14 回試験飛行で 2 度クラッシュを起こしている。幸いど ちらも怪我人は出なかったものの、一歩間違えればパイロット又は地上員が大怪我を負い かねない危険なものであった。詳細の記述はここでは省いて概略のみ記す。 第 3 回のクラッシュの原因は張線を廃止した片持ち化に伴い発覚した、機体の主翼の固 定構造の甘さである。胴体の主翼マウントの来る位置に上に新たに翼の回転防止用のボッ クス構造を追加した上、リアスパマウントを大幅に構造材などで補強した。更に事故当時 横風が風速 3m/s 程で吹いていたことも関係していたことから真横から風速 1.5m 以上で極 力フライトを行わないことにするなどの対策をとった。 第 14 回のクラッシュの直接の原因はパイロットの操舵ミス、及び誘導係の設計担当であ る自分のミスである。 しかし、招いた非直接的な原因として、調整の遅れによるパイロッ トの操舵の習熟の不足、チームの危険、S 字飛行の難度の認識の甘さ、ラダーの効きの悪さ などがあげられる。 第 14 回のクラッシュの後の荷重試験で右内翼桁にクラックが発見されたため、両翼 400mm 翼を切り詰め破損個所を取り除き、更に内翼の挿入部内に変形防止の補強材を入れ 迎角を 3.4 度に上げた。他にもコックピットフレーム桁の破損、エレベーター桁の破損、フ ェアリング、2 号プロペラの全損を受けたため、わずか 2 週間で修理後、大会 1 週間前に追 加で第 15 回試験飛行を行い、ずれた最低限の重心の調整と安全確認を行い、本番に臨んだ。 2.5.3 鳥人間コンテストでの飛行 大会では TT 部門の 8 番機で、昨年優勝したドボン会が今年不在なため、ディフェンディ ングチャンピオン枠、最終発進機としての出場になった。前の 7 チームの内、今年は 4 チ ームが無事旋回をクリアしゴールラインまで帰還し、全てのタイムが去年の優勝タイムで ある 2 分 8 秒を上回る（Team F が 1 分 43 秒という新記録を樹立）という驚愕のレース展 開となり、入賞するには去年の優勝タイムを越えねばならないという試合状況での本番だ った。 フライト直前、ターンポール周辺ではほぼ無風で若干左からの微風（ターンポールに設 置された吹き流しで確認）、プラットフォーム上もほぼ無風でのスタートになった。そのた め飛行経路は旋回時風に正対することと、右側の沿岸から離れる方向に旋回するため、去 年同様左回りにポールを回ることとした。 スタート直後、機体は大きく急降下し、高度を約 1m 強まで落としたものの何とか態勢 を立て直し、直後に高度を 10m 程へと復帰させてた。その後 200m 程安定に飛んだものの、 機体が左に大きく流され始め、立て直そうとする内に機体が徐々にピッチングを始め、高 度を失い出し、制御しきれずにポール手前で着水した。 36 以下に大会フライトの log と飛行経路図を掲載する。 プラットフォームからの発進後ここまで高度を失った原因として、発進後のエレベータ ーの操舵量が足りなかったことが原因と思われる。去年は軽くエレベーターに触れる程度 でほとんど高度損失がなかったことから、今年は発進直後、トリムスイッチで 2 度エレベ ーターを入れるのみだったものの、降下中にパイロットの判断で操縦桿を引きフルにエレ 37 ベーターを入れ直している。もしスイッチのみであれば、そのまま水面に墜落していたと 思われる。機体の重量化、高速化、及び飛び出し時の風が去年との差を生じさせたと思わ れる。 機体が序盤で左に流され始めた原因として、後半でエレベーターを入れる際誤ってラダ ーも左に一度切っていることが伺える他、風がその区間に置いて右からふいていた、局所 的なダウンバーストが存在したなどが考えられるが、はっきりとした原因は不明である。 尚、高度を立て直す直前まで、設計担当の自分が「漕いで漕いで！」と指示を連続でし ていたのを、十分立て直したと判定した直後に止め「左に流されている」と指示したため 右にラダーを切りパイロットの意識が操舵に行ったせいか、95 で保たれていた回転数が一 瞬 80 前後に落ち込んでいる。尾翼の操舵による抵抗増大と回転数低下が重なったことが、 その後の高度の損失の引き金になったと思われる。高度を失い始め自分の「上げろ！上げ ろ！」との指示に操舵でパイロットが答えているのが伺えるが回転数の平均は 90 程である。 if は禁句ではあるが、ここで、回転数を大幅に、100 以上まであげるように具体的に指示し、 実行されていた場合、機体が高度と姿勢を立て直した可能性は否定できない。着水後のパ イロットに怪我は無かったものの、引き上げられた直後も本人によるとかなり体力が残っ ていたらしく残念ではある。 大会本番のかなり、負荷の大きかったと思われるプラットフォーム発進にも無事耐えた ことから、第 14 回試験飛行でのクラッシュ後の機体への各種補強、補修は成功したと言え る。また、回転数が 95 を保っている間は安定して飛んでいたように伺えたことから、機体 のセッティングもほとんど問題なかったように見える。しかし、本番の機体は、半年間の 数多い試験飛行で訓練し、慣れ親しんだ機体とはかなり操縦性が違っていたはずであり、 特に回転数の調整によるピッチング操作はパイロットに要求できる状況ではとても無かっ たと言える。また、そもそもラダーの効きが弱かったため、左右の操縦がエルロンに頼ら ざるを得なくなり難しかったと思われる上、今年は縦安定の調整にとまどり、意識的な操 舵の訓練が不足していたこともこの様な結果に終わった原因と思われる。 2.6 たんせい弐拾號の評価と今後の展望 今年のたんせい弐拾號では、設計目標であった 9.5m/s 以上の速度の達成、人の平均的な 走行速度を大幅に超え出す速度での TF 運用法の確立（車輪など）、張線構造を廃止した片 持ち翼化、エルロンの効果的な運用、重心位置の設定法の更新、尾翼トリムスイッチの導 入など多くを達成したと言える。しかしその一方で 2 度のクラッシュ、及び縦安定がとれ るまでの試験飛行回数の増加、など運用面での多くの失敗をし、大会での成績不振を招い てしまった。これらの原因はこの報告書で先述した通りである。 余談ではあるが、大会 3 週間前の第 14 回 TF でのクラッシュの後、奇跡的にパイロット 38 は無傷だったものの機体の損害は激しく、真剣に大会出場辞退もチームで検討された。そ の後の荷重試験で主桁に破損が発見された後もあきらめずに対策を考え実行し、荷重試験、 追加試験飛行をクリアし、大会出場にこぎつけたこと自体も大きな一つの達成であり、失 ったものと同時に今後に向けて得られたことも大きかったと思われる。 今後の方針としては、今年度の反省すべき数多くの点を見直しつつも、今年度達成した ことを確実に引き継いで行くべきである。今後強化するべき事項として、他チームに対抗 しうる機体速度の達成、及び各種軽量化、効率化などのハード面の強化は勿論、パイロッ トの習熟をより意識した試験飛行の効率的な運用法、重心の調整法、設定法、及び事故時 の対応法のなどソフト面での強化もより意識する必要がある。 今回の大会で他強豪チームのフライトを見る限り、F-tec と若干水をあけられてしまった 感は否めない。しかしその分を取り返し、追い抜ける様に、工夫を凝らし、歩みを止めず 着実にノウハウの蓄積と進歩を続けて行きたい。 39 3 パイロット 2013年度パイロット 3.1 中野匠 はじめに 今年度は、TF回数が例年より大幅に増えただけでなく、機体が半壊してしまうほどのク ラッシュを起こしてしまった。それだけでなく、大会本番でも旋回すら出来ずに終わって しまい、非常に不甲斐なく感じている。 しかしながら、トレーニング面においては、前年度から進歩したと自負している。また、 トレーニングとTF、本番を通じて改善点も多数見つかったので、それも記載していきたい と思う。 この報告書が次年度以降のパイロットの一助となれば幸いである。 3.2 御殿下記念館/駒場トレーニング体育館でのトレーニング 3.2.1 トレーニングの目標値やペース 今年度は初期出力が280W3min、パイロットの出力要求が310W3minだったので、中間目標 300W、最終目標を330Wに定め、トレーニングを行っていった。11,12年度の大会を通じて、 タイムトライアル部門は筋力が重要な要素であると考え、年度を通して駒場のトレーニン グ体育館(以下、トレ体)でフリーウェイトトレーニングを行い、筋力向上を図った。 年内は、300W達成を目標として、筋力トレーニングや体幹を作るトレーニングを中心に、 主にトレ体でのトレーニングを続けていた。また、2月頃から御殿下や作業場のエルゴを用 いて呼吸循環系のトレーニングを行った。トレーニングの結果として、大会直前には340W を達成していた。 3.2.2 トレーニングメニュー 昨年の報告書や、駒場の身体科学の教授の講義を参考にメニューを組んでいった。以下 にメニューの基本内容と頻度、及び目的を記す。 ・スクワット：週 2,3 回 80%1RM*4 セット。高出力に必要な大腿部と臀部の筋力獲得、心肺 機能の向上。 ・体幹：毎日。ペダリング中の上半身のブレ軽減。 ・バイク：週３。心肺機能の向上。 スクワットは時間もかからず、足腰の筋肉も隈なく鍛えることができる種目であり、また 心肺機能も鍛えられるので、時間がない日でもスクワットだけは最低行うようにしていた。 時間がある日は、これらの他に補助種目としてレッグ・カール,・エクステンション,フロ ントランジなどを行った。 バイクの種目としては、去年のLSD,ソリア,メディオの他にSFRという種目も取り入れてみ た。 40 LSD(Long Slow Distant): 会話できる程度(心拍数100-140) の負荷で最低1 時間以上、 週1 回程度。最も基礎的な心配能力を高める。 メディオ:10-15 分間でできる最高負荷(心拍数160-180) 一日2 本以上、 2-3 日に1 回やると効果的。心肺能力を高めるのに有効 ソリア:2-5分間 心拍数200 程度でこぎ続ける。出し切る。インターバル長めに10-15minで 一日３本、 本番直前用。メディオで基礎をきちんと作ってからでないと効果は薄い。 SFR(Slow Frequency Revolutions):低ケイデンス高負荷で漕ぐ。週1,2回。これを行うとき 筋トレ併用は禁物。 自転車上での筋トレのようなもの。40rpm,600wくらいで行うと良い。ペダリング時の筋 肉の使い方を身体が覚えてくれるらしいが、真偽は定かではない。これを行うと筋腱に 負荷がかかるので、２日は間をあけること。 3.2.3 トレーニング場所 今年は新たなトレーニング場所として、駒場のトレーニング体育館を追加した。例年御 殿下へのアクセスの悪さがパイロットトレーニングの障害となっていた。２年冬学期から 専門過程が始まるが、未だ駒場での講義日も多く、講義後に機体製作作業もあるなか御殿 下へ通うことは難しいといえる。そこで今年は、２年冬学期時に通いやすいトレーニング 場を探すことにした。調べた結果、駒場のトレ体は昼休みに自由開放されていること、ま た講習などを受けずともフリーウェイトやマシンを利用できることが分かり、ここを使う ようにした。昼休みにトレーニングを行えば、夜の作業に支障が出ることもないので、駒 場で講義がある日はこのトレ体の利用を薦める。 3.3 駆動試験 駆動試験は、以下の項目の確認のために行われる。 1.プロペラの確認 a.強度 b.製作精度（ブレ） 2.パイロットの確認 a.出力 b.位置・姿勢 3.電装の確認 a.操縦桿の位置、使用感 b.表示器の位置、使用感 まず1つ目は、プロペラの強度と製作精度の確認である。駆動試験は巡航時に比べてとて も大きな負荷がプロペラにかかる。よって、この駆動試験をクリアすれば、そのプロペラ 41 はTF及び琵琶湖本番での使用に耐えうるものである、と確認できる。また、巡航時の回転 数で回すことで、ブレード間のモーメント差による振動（ブレ）がないかも確認できる。 次に2つ目は、パイロットの出力と位置・姿勢の確認である。駆動試験は地上で機体を固 定して行うため、巡航時の回転数でプロペラを回すためには、相当の出力を要求される。 駆動試験時に、巡航時の回転数で30sを苦もなく行えるようになれば、パイロットの出力は 要求出力を十分満たすと言える。 また、初期の駆動試験時に最も重要なこととして、パイロットの位置と姿勢の調整が挙げ られる。パイロットは機体総重量の約2/3を担う。つまりパイロットの位置と姿勢で機体の 重心が大きく変わるのである。よって、位置と姿勢は試験飛行期間前に決定すべきである。 さらに、ペダリング感覚の調整も重要である。ペダリング感覚やペダリング効率は、その まま出力にかかるものである。ペダリング感覚は位置や姿勢によって変わるものであり、 よって位置や姿勢はペダリング感覚を最優先に考え決定すべきである。 最後に3つ目は、操縦桿と表示器の確認である。操縦桿や表示器がパイロットの動きを邪 魔しないか、またそれらの使用感は自分の感覚に合っているか、駆動試験時に確認し、調 整すべきである。 以上に挙げたものが駆動試験の目的ではあるが、これらとは別に駆動試験を行うことで、 実機でのペダリング感覚を養うことも期待される。ペダリング向上は非常に重要であるの で、ぜひとも頻繁に駆動試験を行ってほしい。 3.4 試験飛行 （動画やログなどはF-tec の軌跡・13 年度試験飛行報告参照） 今年度は、TF回数15回で合計78 本の飛行試験を行った（走行試験を含む）。昨年に比べ1.5 倍の回数を重ねたが、本数は昨年/一昨年とほぼ同数、実質浮上回数は昨年よりも少なく、 まともな飛行となると数えるほどとなってしまった。原因などは設計報告を参照。また、 浮上本数の減少によって、パイロットの操舵練習が十分になされないまま、琵琶湖本番を 迎えることになったと考えている。 以下では、初めにいくつか取り上げたいトピックについて論じた後、78 本のフライトを総 評する。 3.4.1 試験飛行時の睡眠 パイロットは、試験飛行時、車内で寝られるとはいっても、車内で寝られる時間は十分 とは言えない。よって、フライトに万全な態勢で臨むことは難しい。しかしながら、フラ イト時に体調を万全に近づけるのはパイロットの義務であり、羽虫を車の中に入れないよ う虫除けを使う、すぐ寝るなど、パイロットは与えられた睡眠環境を最大限活用するよう 努力すべきである。 3.2 重心測定 今年度の試験飛行は、縦安定がとれるまでに時間がかかった。原因は、本郷での最初の重 42 心測定で得た結果の誤差が大きかったこと、最後までその測定結果を棄却しなかったこと の２つであると考えている。誤差が大きくなった原因として、最初の重心測定時に、まだ コクピット内でのパイロットの姿勢（フライト時）が定まっていなかったことが挙げられ る。対策として私が提案するのは、 1.姿勢の早期確定【パイロット】：最初の重心測定の前に、コクピ内の姿勢（フライト時） を確定させておく。そのために、積極的に駆動試験を行う、モックアップを利用して姿勢 を模索するなどしておく。 2.初回TF時の重心測定【全員】：初回TF時、何本かジャンプ試験をやった後にもう一度重 心測定を行う。理由は、数本フライトを行った後ならば、パイロットの姿勢が確定してい る可能性が、以前より高いため。 3.初期TF後の重心測定【全員】：初回、または第2,3回のTF後に重心測定を行う。理由は 上に同じ。 の3つである。とにかく、重心が確定するまでは、積極的に重心測定を行うべきである。ま た、重心測定の方法の改善などについては、設計が論じていることと思うので割愛する。 3.4.2 滑走時の迎角増加 設計の項を参照のこと。縦安定がとれた後も、+0.4度にしたほう+0度時よりも機体を浮 上させやすいと感じた。しかしながら、これは今年度の感想であり、来年度も様々な角度 を実際に試し、比較してほしい。 3.4.3 横風 去年もそうであったが、高速化に伴い、滑走時の横風の影響が増大している。今年は、 横からの風が2m/s以上の場合、浮上速度付近になると機体が横風に翻弄され、一度として 浮上することが出来なかった。 結果的に、フライトのgo/no goの判断は、無風ないし正対風、かつ横風1.0+αm/s以下かど うかということになった。来年度以降もこの基準を適用すること薦める。また、今年度の 後半から、スタート地点に風速を量る人員を配置したが、これは非常に効果的であったと 思われる。来年度以降はさらに、離陸予定ラインにも風速計測員を配置することを薦める。 その際、go/no goの基準を設けておき、旗などで可否を伝達するとよいかもしれない。 3.5 クラッシュについて 今年は非常にクラッシュ回数が多い年であった。初めに、ストップ後に滑走路を飛び出 し、草地で停止するということが例年に無い頻度で起こっていた。来年度以降は、草地に 飛び出すことがないように工夫を凝らしてほしい。また、浮上後風に流され、部員を危険 にさらすフライトとなってしまうことが何度かあった。今年の機体が横風に弱いという特 性があったことが大きいと思われるが、パイロットの操舵能力不足に依るところもあった。 操舵能力を少しでも向上させるために、パイロットはラジコンやシュミレータを利用した 操舵訓練を積極的に行うべきである。また、不測の事態を事前に想定し、それに対しどの ような対応をとるか、想像しておくべきである。 43 3.6 総評（来年度以降への試験飛行への提案含めて） 13 年度は、縦安定がとれ、かつ、パイロットがエレベータを使うことなく、ペダリング （推力変化）だけでピッチ操縦感覚を得られるまでにほぼ全てのTFを費やしてしまった。 本来は、縦安定を早く取り、ピッチ操縦感覚を得て、さらに操舵感覚を養うというのが望 ましいTFの形であると考えている。 また、今年はTF１回でのフライト回数が極端に少なかったように思う。原因は様々あるが、 天候を除くと、運営面の段取りの悪さ、各部のチェック不足に依るパーツ故障、パイロッ トの体力切れなど、事前に対処できる事由が多くあった。来年は本郷でできることは全て 本郷で行い、TFの時間を最大限活用してほしい。 また、他チームの話を聞いていると、埼玉の桶川にあるホンダエアポートでは、横風がほ とんどないらしい。高速化につれ、横風に弱くなってくる機体で満足なTFを行うために、 横風の少ないホンダエアポートの利用を検討してみてはどうだろうか。 3.7 琵琶湖本番での飛行 （ログなどは設計報告参照） 今年は帰ってくることはおろか、ターンすら叶わず琵琶湖に沈んでしまうという、非常に 不甲斐ない結果となってしまった。 TFのクラッシュで中破し、翼スパンが変わり、一回しかTFをしていない機体で本番に望ん だということもあるが、TFでのクラッシュ同様、パイロットの未熟さもこの結果の一因で あると受け止めている。 以下で、本番前日のプラホ視察から着水までをパイロット視点で振り返っていく。 本番前日、プラットホームの視察に設計と自分の２人で参加した。そこでは、飛び出し の際の注意点やブイ位置の確認などのブリーフィングを大会本部からしてもらった。今年 はプラホ上のカーペットのノリが浮いていて、去年に比べ非常に滑りやすくなっていた。 また、ブリーフィングの後に質問時間が設けられていた。自分は質問時間ではなく、その 後に直接佐々木審査員長などに、今年のプラホの調子はどうか、明日の風はどのようにな るかなどを質問しにいった。 当日、今年はTT部門最後のフライトであり、花道での待機の時間が長いこと、日が昇り 気温も上昇することが予想されたので、体力を消耗しないように気をつけた。氷嚢などを 花道に持参したのは非常に有効であった。 プラホ上での取材、内容は割愛する。去年同様、表示計は日差しが強くカメラでは映す ことが出来なかった（フライト中はよく見えた）。取材の合間合間にセッティングに要す る時間があったので、その隙を狙って審査員長やゲートオープンの方に風や他チームの飛 び出し、動きなどについて質問していた。 下見の時同様、プラホ上は非常に滑りやすくなっており、また先に飛んだチームの人が プラホから転落したと聞いたので、急遽プッシャーはスタート早々機体を手放すことにし た。 44 ゲートオープン後、スタメン全員で一旦深呼吸をして、スタートをした。スタート後、 プッシャーが手放すタイミングが自分が想像していたよりとても早く、このままでは十分 な機速に達する前にプラホから飛び出しをすることになるだろうと感じた。 飛び出し後の感覚は、TFと違い、突然地面が無くなるような感覚であった。飛び出し後、 ほんの少しだけエレベータを入れるとアドバイスを貰っていたので、エレベータスイッチ (詳細は設計)を入れることにした。しかし、機体の姿勢は回復せず水面がドンドンと近づ いてきた。もう少しで水面にぶつかるというところ（高度１ｍ）でようやくエレベータが 効いてきたのを感じ、同時にスイッチを止め、操縦桿を思いっ切り引いて頭上げに。高度 を１０ｍまで戻した。 高度１０ｍまでもどしたあと、巡航を開始。スタートラインを越えてしばらくまではそ の状態を保っていた。しばらく巡航していたはずだが、ふと高度が大幅に落ちていること に気づいた。回転数も落ちていることに気づいていたが、その時自分は冷静な判断が出来 ず、また高回転のペダリングに対する苦手意識があったのか、回転数の回復ではなく、エ レベータを入れるという対応をしてしまった。結果、高度が更に落ちていき、ターンポー ルに到達する前に着水してしまった。高度が落ちていることに気付くまでしばらくかかっ てしまった原因としては、高度計、機速計、回転数計の値が似通った値になること、地図 の表示にスペースを取り過ぎて値の表示を右端にしてしまったことが挙げられる。 本番のフライトで分かった改善点をまとめると、 ・引き起こし もう少し多めにエレベータを入れる。 ・ペダリング 普段からリカンベントでの高回転数に慣れておく。 ・表示器 現状では、どの値も0～10.0で表示され(回転数も小数点が無いことを除けば0～100)、見 間違えが起きや すい。高度計をメートル、機速を時速kmで表示してはどうだろうか。 3.8 最後に 今年度も、様々な人に支えられて TF、琵琶湖でのフライトを行うことが出来ました。試 験飛行での運転や、アドバイスを下さった F-tec の OB/OG の方々。製作だけでなく、TF で もアドバイスを下さった金川さん。部室の場所など多大な援助をして下さった航空宇宙工 学科。そして、共に一年を過ごしたチームのメンバー全員に感謝の意を記して、13 年度の パイロット報告を終わりとさせていただきます。 45 4 主翼班 4.1 はじめに この資料は 2013 年度主翼班の活動を振り返り、12 年度からの変更点や新たな試み、反 省点、考察をまとめたものである。14 年度以降はこの資料を参考に現在の製作方法に至る 経緯や意図を理解し、主翼製作に活用してもらいたい。 4.2 活動一般 4.2.1 メンバー 13 年度主翼班の構成は上級生 4 人、下級生 5 人の合計 9 人である。13 年度の作業量を維 持するためには、上級生のうち 2 人は作業場周辺に住んでいることが望ましい。 4.2.2 スケジュール 13 年度の主な製作スケジュールは以下のとおりである。 8月3日 主翼班発足 8 月 31 日 解体・パッチ貼り終了 9月6日 第 1 回荷重試験 10 月 16 日 主翼リブ図面開始 10 月 25 日 試作終了 解体開始 試作開始 実機製作開始 一次構造を作りつつ、パーツ生産 2 月 17 日 第二回荷重試験 3月8日 ブレーシング 3 月 18 日 尾翼製作開始 4 月 12 日 主翼（尾翼）ロールアウト 以降 メンテナンス・予備パーツ 二次構造開始 13 年度は主翼班上級生のうち 2 人が代表と設計であり二人ともかなり通学時間がかかっ たため、製作の主力は残りの 2 人となった。主翼班では 4 人以上で行うべき作業が多くあ る中、その人数がそろわないことも多い。12 年度の反省として、スムーズに作業を進める ためにはいつも作業場にいるメンバーで人数が必要な作業のための準備を行うことが重要 であることを感じており、今年度では実際にそのような準備がある程度行えたことで作業 がスムーズに進んだことを実感できた。 毎年のことであるが、主翼班は第 2 回荷重試験前に作業が集中する。そもそも荷重試験 46 の準備にかかる作業量が多いこともあるが、第 2 回荷重試験前は下級生の期末試験と上級 生の期末試験の間になるため十分な人員を確保することが難しい。主翼の製作スケジュー ルに関わる者は十分この点を考慮の上、一次構造の製作スケジュールを立てること。 4.3 主翼製作での新たな取り組みと問題点 13 年度主翼製作において行った新たな試みや今年見つかった製作上の問題点についてま とめる。 4.3.1 張線の廃止 12 年度まで F-tec ではディスタンス部門からタイムトライアル部門に移行してきた経緯 から、上部張線及び下部張線を用いていた。13 年度では抗力を生む張線を廃止し、片持ち 翼の製作を行った。片持ち化に際し生じた主翼製作上の変化は以下のとおりである。 ① 上部張線金具、下部張線金具の廃止 ② キングポストの廃止 ③ 張線製作の廃止 ④ 桁径の大幅な増加 基本的に張線に関わるパーツの製作がなくなり作業量が減ったため、その分ほかの製作 に労力を割けるようになった。張線、張線金具、キングポスト、キングポストマウントの 製作方法についてはいままでの資料を参照してほしい。④については後述。 4.3.2 内翼のテーパ 例年 F-tec の主翼は、中央翼及び内翼は同じ翼型、同じコード長のマスターリブを用いて 製作していた。張線の廃止に伴い製作に余裕が生まれることが想定されたため主翼の更な る最適化のために内翼から翼のテーパを始めることにした。リブ型紙、立切治具を個別に 作り、個別に切りだしを行わなければならず、パーツ生産の作業量は大幅に増えた。しか し、13 年度ではこれによってパイロットの必要出力を設計上 10W 以上減らすことが出来、 来年度以降も設計自由度のためにも内翼のテーパは行ってほしい。 4.3.3 リアスパの延長 12 年度までの主翼はリアスパを内翼まで入れていたが、13 年度では外翼まで入れること にした。主な原因として、桁構成の都合上内翼が短くなったため、内翼まで入れるとする とそもそものリアスパ長が短くなっていたこと、翼型の変更により翼にかかるねじれの力 が昨年度に比べ大きくなっていたこと、もともと外翼ではねじれの力が大きく働き、迎角 がずれるなどしてダイバージェンスを起こす可能性が高く、外翼こそ最もねじれ対策をす 47 べきであると考えたことが挙げられる。 外翼までリアスパを入れることによる問題点として、翼端に近づくほど翼型が小さくな るため、従来の主桁-リアスパ間の距離を一定にする製作方法では主桁-リアスパ間の距離が 小さくなってしまい、ブレーシングを用いたねじり対策に十分な長さが確保できなくなる 可能性があるということが考えられる。対策として、翼中央と翼端で主桁-リアスパ間の距 離を変え、リアスパを斜めに入れることが考えられるが、リアスパ接合部をどうするかや 左右差が生じる可能性などを理由にななめにリアスパを入れることはしなかった。しかし、 これは作業が増えることを嫌っての結論であったことは否定できない。事実、東北大学で はリアスパを斜めに入れているので学生チームでも十分可能なはずである、ぜひ試作して みてほしい。 4.3.4 基準治具 リブの迎角合わせは主翼製作において非常に重要なポイントである。昨年度までは実際 に実機に利用するスタイロフォームのリブを基準リブとして迎角合わせを行っていた。こ のリブの基準線はリブを電熱線で切った後、リブ側面にペンでプロットをし、そのプロッ トを用いてリブにペンで線を引くという多くの手順を必要としている。また線を引いた後 に、リブにバルサを貼る際にスタイロが変形している可能性が指摘されており精度にやや 疑問があった。 そこで 13 年度では基準用 のリブとは別にスチレンボ ードに基準線及びリブの前 縁部を印刷し、リアスパ位置 合わせ用の穴をあけ、前縁部 をリブの形にやすりだした ものを用意し、基準治具とし てリアスパの位置合わせと リブの迎角合わせを行った。 リブに画鋲であけた穴や目 視でペンで引いた線を参照 し基準線を引く従来の方法 に比べ、正確に迎角合わせで 基準治具を用いたリブ接着の様子 きたと思われる。また、リアスパの位置合わせ用の治具をリブの迎角合わせ用の治具を一 体化したことで、リブの後縁近くで翼型からリアスパがはみ出そうになる問題の解決が予 想されたが実際には後述の理由でリアスパがずれてしまった。 この方法では、リアスパの位置合わせ用の治具をリブの頭合わせまで残しておく必要が あるので荷重試験を基準治具をつけたまま行うことになる。荷重試験では考慮すべきこと 48 が増え、やや準備が面倒になるものの荷重試験自体の実施に支障はなかった。 反省点として、前年度までもそうであったのだが翼の左右に関わらず基準線をリブの同 じ面に引くため、テーパ桁については場所によって治具とリブの間に顔を入れて基準線合 わせを行わなければならず、線が非常に見づらいことがあった。来年度以降は治具の位置 や翼の左右に応じて治具のどちらの面に図面を印刷すべきかよく考慮して作業してほしい。 4.3.5 ネオリブ廃止 12 年度まで翼接合部においてネオリブと呼んでいる、 翼後縁部で接合金具にアクセスするためにリブを一度 折り、接合部をプランク外に出す方法を取っていた。 この方法では製作の難しさから翼接合部の翼後縁部で 翼型の乱れが考えられた。そのため、今年度ではネオ リブを廃止し、翼接合部は翼下面にビニールテープで 縁取りした穴をあけそこに手を入れることで接合部の ねじを締める方式にした。あけた穴は両面テープで簡 単にふたをすることが出来、テストフライトの際はそ 12 年度のネオリブ こを閉じることで接合部付近でも出来るだけ翼型を維持できるように改良した。しかし、 組立解体の際に翼上面から接合部にアクセスできないため組立解体にやや時間がかかるこ とは否めない。 4.3.6 桁径に差のある接合部 桁構成の都合上、前年度に比べ接合部での桁径の差が大 きくなった。中央-内、内-外については例年通り高粘エポを 浸したバルサに低粘エポを浸したガラスクロスを巻く方法 で接合部を作った。しかし、今年の接合部に関しては「削 れやすい」、「湿気の影響を受けやすい」など満足なものが 作れなかった。理由としては、①例年バルサは 2 層程度で あったが今年度は 4 層以上巻く必要がありバルサ自体の量 が増えたこと、②エポキシを含浸させる量が少なかったこ と、③ガラスクロスを巻く量が少なかったことなどが考え られる。しかし、そもそも今までの方法で今年ほどの桁径 の差を埋めるのは難しかったのではないかと思う。また、 外-最外についてはあまりに多くのバルサを積層しなけれ ばならないため、円形を出すことが難しいと考え、バルサ 外-最外接合部 最外接合部 をある程度巻いた後、一度 CFRP パイプを入れ、その上にさ らにバルサを積層する方法で疑似的に一度接合部を作り、もう一度その上に接合部を作る 49 形を取った。外-最外部であったため、それほど大きな力がかからなかったためか、大きな 欠陥は見られなかったが大径の接合部に同じ方法を用いることが出来るかは分からない。 他大学では接合部の積層を増やすことで桁径の差を小さくしている。こうした方法を取れ ば、今年度桁接合部での破断にも強くなるため、設計の段階で桁を発注する際にそうした 積層を検討してほしい。 4.3.7 10mm リブ 各翼の端は接合や製作の際 にダメージを受けやすく、昨年 度までは通常のリブに幅 10mm 程度、2 層ほどの CFRP シートを張り付けることでリ ブの強化を行っていた。この方 法でリブを強化すると CFRP シートを張り付ける際にリブ を曲げてしまったり、接合でお 左:5mm リブ 右:10mm リブ 互いが干渉しないように接合 部でリブとリブの間をあけることになってしまい、デメリットが目立っていた。そのため、 昨年度のうちに 3mm～15mm 程度の好きな厚さで切ることのできるスタイロスライサを作 り、今年度は 10mm 厚のスタイロスライスを作りそれを 10mm リブとして昨年までの強化 リブの代わりとした。接合部で隙間が空いてしまう昨年度の反省から、各翼の端のリブを 立てるときはその部分を接合した状態でリブを立てることで隙間をかなり減らすことが出 来た。現状のサークルカッターでは 10mm の厚さだと桁穴を一回であけることが出来ない が、ある程度練習することできれいに裏側からもあけることが出来る。 4.3.8 後縁の強化、接着 今年度から後縁部に CFRP シートを張ることが出来なくなったと聞いたため、後縁とリ ブの接着には CFRP の代わりに厚さ 0.3mm の塩ビ板を短冊に切ったものを用い、後縁の強 化は大幅に減らし、一番薄い下の 5mm に両面からグラステープを張ることにした。もとも と後縁にエポキシで CFRP を貼る従来の作業は非常に時間と手間がかかる上に重量もあり、 そのわりにはがれやすく結局後縁は曲がってしまうため効率の悪い作業であった。今年度 の方法であっても、後縁のゆがみは結局変わらず後縁のゆがみを許容するならば今年度の 方法で作ることをお勧めする。 後縁のゆがみは TF を行う富士川で顕著になる。富士川の早朝はかなり湿気があることか ら、リブ側面に貼ったバルサが膨張することでリブの形そのもの、もしくはバルサの上に 貼っている後縁接着用の塩ビによって後縁に力が加えられていることが考えられる。実際 50 に飛行場ではリブ側面からバルサが浮くことがよくあり、しっかりと貼られている場合に はリブにかなりの力が加わっていることが予想される。リブ側面にバルサを貼る方法自体 を見直すとよいのではないかと思う。 4.3.9 AutoLib 今年の製作上の大きな変更点として、リブ図面を一枚一枚書く必要がなくなったことが 挙げられる。12 年度主翼班の太田さんによるものだが、AutoLib という Lisp で書かれたプ ログラムによって、AutoDesk 社の AutoCAD を用いてリブ図面を書くために必要なパラメ ータをあらかじめ用意された Excel シートに入力することで自動的に図面を書くことが可 能になった。詳しくは AutoLib の説明書を読んでほしい。太田さんが開発し、主翼班で実 際に図面を書き改良点を提案することで、最終的に尾翼、プロペラの図面も書くことが可 能になっている。従来の JwCAD による手書き製図では、主翼リブ図面だけでも 60 枚を超 え、1 枚あたりにかなりの作業が必要であったため製図ミスもあった。AutoLib によって人 為的な製図ミスはなくなり、Excel シートにデータ入力をすることから、ねじり下げ角度や コード長などのリブデータを一元的に管理できる点で製作時のチェックも行いやすくなっ た。その一方でリブ図面の書き方が分からなくなるのではないかという疑念に対し、太田 さんがどのようにリブを書くのか手順を追って説明する教育用 AutoLib なるものを用意し、 リブ図面の書き方を学ぶことも可能になっている。 4.3.10 さいばしの仮固定 昨年度まで翼一次構造のさいばし仮固定の際に 5 分硬化型のエポキシを塗ったのち、ビ ニールテープでリアスパとさいばし、主桁を 2 周程度テンションをかけて巻いていた。今 年度も同様の方法でさいばしの仮固定を行ったのだが、右内翼と右外翼のリアスパが 3mm 程度ずれた。今年外翼までリアスパを入れ、リアスパのずれが生じやすくなったことで昨 年度までのビニールテープ巻く方法の欠点が現れた結果となった。リアスパは径が小さく たわみやすいため、テンションをかけてビニールテープを巻くことでリアスパがずれてし まったのだと考えられる。 そのため今年度の途中からは、主桁、さいばし、リアスパをテンションをかけてビニー ルテープで巻かず主桁とさいばしの接着面がはがれないように接着部分の上からビニール テープで固定することにした。 4.3.11 プランクのへこみ この項目は前年度からの変更点ではないが、今年度の反省点として報告しておく。今年 度の主翼は TF 後にガレージで主翼をチェックするとプランクがへこんでいることが多か った。また富士川のフライト前のチェックでも同様の現象が見られたのでフライト時にプ ランクがへこんでいたことが予想される。これでは今までの製作の努力が無駄になってし 51 まうため、来年度以降ぜひ改善してほしい。 プランクのへこみが起こる原因だが、主にプランクのへこみは T 字ストリンガー部で起 こっており、T 字ストリンガーの下の I 字部分が湿気による変形で天板からはがれそれが天 板のエッジに引っかかることで、T 字ストリンガーの曲げ剛性が下がりへこみが生じている と考えられる。T 字ストリンガーの製作方法について、12 年度から 11 年度までのバルサ角 柱からの切りだしを廃止し、厚さ 1mm×幅 10mm のバルサを天板にし I 字ストリンガーと 共通の 2×5 のバルサに接着する方法に変更した。今回はその接着が甘かったことと、12 年度に比べ翼が非常に厚く前縁に近いところに T 字ストリンガーが入っていたことからス トリンガーの変形が生じやすかったことで、今回のような欠陥が出たのではないかと考え ている。 主翼製作上、非常に大きなミスと考えられるため、来年度以降は T 字ストリンガーその ものの見直しから、材質、製作方法、接着方法などを再考するとともに、今年度のような 厚い翼型で製作する際にはリブ間を小さくするなどの検討を行ってほしい。 4.4 主翼の応急修復について 今年度は高速機の TF 運用に対する認識の甘さから大会直前の大クラッシュを始め、完成 した主翼を修復する機会が多かった。対応については今年度の方法が最適であるとは限ら ないが今後の資料として、今年度壊れた一次構造とその修復について記しておく。 4.4.1 翼桁 今年度最大の故障は、大会直前のクラッシュで翼桁にクラックが入り、その後の荷重試 験で翼桁が折れたことである。 折れた場所は右内翼の 翼根側接合部でそのまま では修復不可能であった ため、その部分を切り落と し翼を詰めることで対応 した。今までリブの入って いた部分を壊し、接合部を 新たに作ることになった が、製作手順は通常の製作 と同様に行った。その上で 荷重試験によって折れた翼桁 接合部の剛性をあげるた め接合部内に強化材を入れた。 52 まず、接合部を作る上で通常と異なり気をつけないといけなかったのが接合部を二次構 造がついた状態で作らないとならないという点である。二次構造がついているため、翼桁 を数人で回し、やすりを固定してやするといった方法を取ることが出来ず、やすりを手で 動かして径を合わせたため、接合部の円形がうまく出せなかった。また一つ目の接合部と 二つ目の接合部で中心が合わず、製作に非常に時間がかかる上に非常に精度の低いものに なってしまった。接合部の厚さを測ることも難しくなにより時間がなかったため、うまく 製作する方法は思いつかなかった。もし、時間があるのであれば、出来るだけ削る量を減 らすのが一番であろうから、少しずつガラスクロスを巻いて厚さを調整するのが望ましい。 次に、接合部内に入れた強化材であるが、残り TF 回数も一度のみで万が一でも同じ場所 で翼が折れてはならないということで急きょ製作することになったものである。 翼桁の内径より外径が少し大きい桁があったため、それを切り開き外径が強化したい桁 の内径に合うように調整し、その強化用の桁のさらに内に厚さ 10mm の合板を 4 枚重ねて ボルト止めしたものを二つ入れ、翼桁を強化した。想像の通り非常に重く片側 500g を超え ていた。過剰な強化だったとは思うがもし万が一のことがあれば参考にしてもらえればと 思う。 4.4.2 さいばし さいばしが折れた場合は思い切ってある程度さいばしを切り取ってしまい、さいばしを 焼くのに使ったアルミパイプを差し込んで接着し、荒くやすりがけしてその上からクロス を巻いてしまうのがよい。少し重くなってしまうが、強度もその方が強い上すぐに修復で きる。幾何的に考えるとアルミパイプを差し込むのは無理だと思うかもしれないが、リア スパの位置は意外と簡単にずらすことが出来、切り取った部分よりかなり長いアルミパイ プを差し込むことが出来る。 4.4.3 接合金具 昨年度からの接合金具を用いたリアスパ接合の方法だと機体が急停止した場合に接合金 具の接着がリアスパからはがれてしまうことがあった。まず、これについてはがれること 自体が問題であるという考えとそれ自体は問題でないという考えの二つがある。どちらが 正しいかは分からないが、13 年度では急停止時に接合金具が外れても仕方ないという立場 であった。その理由として、現状では接合金具が外れたのはすべてその後の TF が不可能に なるほどのクラッシュによる停止が原因であったこと、金具を接着しなおすだけで修復が 終わること、金具が外れることでほかの構造に無理な衝撃が加わるのを緩和しているので はないかと考えたことが挙げられる。金具自体が変形すると金具をリアスパから外すため にリアスパを切ることになるため、リアスパの継ぎ直しや金具の再製作などをすることに なり非常に面倒で機体も重くなるため、クラッシュ時以外には絶対に外れないのであれば 現状の接着方法で構わないとの考えである。もし、現状より接着を強固にしたいのであれ 53 ば、接着面にドリルで穴をあけ溝をつくり、そこに接着剤が入ることで幾何的にも金具を 拘束してしまう方法などが考えられる。 4.5 おわりに 機体製作及び試験飛行に際し、助言や忠告を頂いた OB の皆さん、ものつくり工房の金 川さん、また快く見学を受け入れて下さった他チームの方をはじめ、13 年度主翼製作に携 わって下さった多くの皆さんにこの場を借りて感謝を申し上げ、2013 年度 F-tec 主翼班の 活動報告とさせていただきます。 【補足写真】 ↓クラッシュ後の追加の荷重試験時。プランクを張り直している時間的猶予は無かったの で、プランクに穴をあけて重りを通した。 ↓第 3 回荷重試験後に主翼内翼の翼根側に追加された桁内の補強材。桁の内側に密着し、 接合挿入部と同じ長さの補強材が追加された。 （釘、エポキシ、木材、一回り小さい径の CFRP 桁より製作。左右翼合わせて 1kg 程の重量増となってしまったが、保険として採用）。 54 5 胴体班 13 年度胴体班長 唐澤 宏之 5.1 胴体班について F-tec の胴体班では他班が製作する、主翼,尾翼,プロペラ,計器,操縦桿,フェアリング以外の部分 のものを作成している。具体的な胴体班の作業はそれぞれやや独立して進められるものとして主 に(1)CFRP パイプの製作、(2)コックピット及びその周辺の製作、(3)プロペラを除く駆動系の製 作、(4)主翼及び尾翼とコックピットとの接合部の製作、(5)主翼及び尾翼のリンク機構等の小パ ーツの製作の 5 つの作業に分けられる。 58 ページ以降ではこの分類を元に制作活動を報告する。 なお、フェアリング班の作業は胴体班の作業が粗方片付いてから行われるため、3 月後半から は胴体班員もフェアリング班の作業員として動いた。 5.2 班としての活動 13 年度の胴体班は 2 年生 2 人、1 年生 4 人の計 6 人の陣容で発足した。これは、11,12 年度 胴体班はいずれも計 3 人で活動していて各個人の負担が大きかったことと、13 年度の方針とし て胴体班の活動範囲のものが重要視されていた事に起因する。しかし 1 年生 4 人のうちの 2 人 は運動会に所属しており、そちらの活動が時間体力ともに要るものであったために 1 年を通し て中々安定した戦力とはならなかった。また、発足して間もない 8 月中から、1 年生のうち当初 から胴体班希望であった班員が 1 人(実質)退部状態となり、安定した戦力が上級生を含めて 3 人 となったことから 10 月から 4 月の製作期間は厳しい運営が続いた。 細かいノウハウが多く、頻繁に作業内容が移り変わる胴体班では次年度への引き継ぎの観点か らも安定して来られる部員を確保することが他班に比べて重要となる。 前述の通り胴体班の作業は大きく 5 つに分けられた。製作期間中の各月にどの作業を中心に 行ったかを下の表に示す。 ◎/○/△/<空白>の順で作業時間が長かったこと を示す。試は試作を示しており実機の製作では ない。試作の内容としては 10 月のエルロン駆動 部及び一次構造の試作のことである。 55 10 月から 1 月にかけて作業密度が他の月より少ないのは、製作に向けての設計/製図や、班で の活動外である全体活動の準備などをしていたことと、そもそも活動に来る班員が少なかったこ とが原因である。また、8 月は前年度の機体の解体作業、9 月は設計/試作を行っていたが、どち らの月も作業場に来てはいたものの作業密度は薄く、2 月から 4 月の試験飛行前にかけて作業ス ケジュールが切迫したことを考えると、もう少し設計製図を急ぐべきだったと感じる。 5.3 前年の反省及び 13 年度の方針 12 年度の反省としては主に以下の様なことが有った。後々の見直しのために解決方法なども 併記する。 <車輪部分 車輪部分> 車輪部分 ・機体の直進性能を大きく左右する車輪のコックピットに対する接着がほぼ目視で行われており、 その精度に疑問を残した。 →図面を用い、車輪軸の同士の平行と車輪軸と機体の進行方向の垂直に注意しながら 接着を行った。 ・試験飛行時の機体のランディングの際及び滑走中に車輪と車輪軸に大きな負荷が加わり、車輪 の損傷や軸の変形が起きた。 →軸を太いものに変更し、車輪は車輪受けに接触しないものに変更し大分改善された。 しかし、車輪の大径化により車輪受けが長くなったので衝撃で車輪受けの接 着が剥がれてしまうことがあった ・高速機の試験飛行対策として後輪根元に取り付けた自転車用 V 型ブレーキが滑走中に後輪に 接触してしまい、抵抗を発生し使い物にならなかった。 →未解決。ブレーキは撤廃された。車輪を大きい物に変えることで草地対策をした。 滑走路上での減速には未だ問題を残す。 <コックピット周辺 コックピット周辺> コックピット周辺 ・パイロットの座席の肉抜きが不十分で数百グラムの無駄が発生した。 →座席の不要部分を削ぎ落とし、厚さも少なくすることで軽量化を行った。 また、座席のカバーを軽い生地に変更した。 ・注意していたはずのコックピット接着の精度がいまいち出ずに、それが原因で機体の重心位置 の決め方にやや疑問を残した。 →接着の際に用いる図面の分割数を 2 枚に減らし、ズレが出ないようにした。 56 <翼との接合部> ・尾翼マウント接着時の勘違いで尾翼が水平垂直共に目視でわかる程度に斜めに取り付けられた。 →尾翼のマウント接着をコックピットとテールパイプを接合した状態で行い、コック ピットを基準に接着を行った。 [図 1 昨年度の尾翼と主翼の位置関係] <駆動系 駆動系> 駆動系 ・駆動系の各部の接着が不十分で試験飛行中にその部分が剥がれて、試験飛行が中止になったり、 修理時間を取られることがあった。 →昨年度途中から接着方法を見直し、今年度は駆動系で接着が剥がれることは無かっ た。 <作業一般 作業一般> 作業一般 ・執行代の班員が 1 人だったため仕事が集中した。 →作業内容を知っている執行代が 2 人になったため、柔軟に活動することが出来た。 しかし次年度執行代の 1 年生が来る人数が減ったため作業速度にはさほど変 化が無かった。 ・他班との連携がうまく行えなかった部分があり、製作において他班と関連がある部分で不具合 が発生することがあった。 →執行代に余裕が有ったため、その分他班の作業に介入することが出来、上手く連携 が取れた。 また、更に今年大きく変化した部分として(製作方法以外で) ・主翼の片持ち構造化にともなって主翼マウントが大きく仕様が変化 ・前輪のかちあげによる地上滑走時間の短縮化 ・それまで 2 年連続だったパイロットの交代とコックピットの後傾化 ・従来のプロペラハブから組立が容易で単純構造化したプロペラハブへの変更 ・ものつくり実験工房に導入されたベルトサンダー、帯鋸を多用するようになった。 がある。特に、片持ち化による設計の変更が製作に与えた影響は大きかった。 57 製作段階 (1)CFRP パイプの製作(桁巻き パイプの製作 桁巻き) 桁巻き 桁巻きとは CF プリプレグによる構造用 CFRP パイプの製作の事である。F-tec では CFRP パイプは購入及び使い回しが主だったが、購入した場合は自前で桁巻きを行うのに比べて出費が 多くなったりパイプの入手性が低くなってしまい、使い回しの場合は重量増、入手性の悪さ、安 全性などの問題が発生する。そこで、F-tec では前年度の 12 年度から本格的に桁巻きを開始し た。それまで桁巻きを行わなかった理由はチームの人数不足が挙げられる。桁巻きを始めた事に よって CFRP パイプの入手性が非常によくなり、機体の各部で柔軟な設計が行えるようになっ た。資金面では前年度はプリプレグを積層する型であるマンドレルやプリプレグの熱処理をする ための炉に対する初期投資があったため、目に見えたメリットはないが今後は改善していくと考 えられる。しかし、CFRP パイプのメーカーで低価格で発注が可能なところも出てきたことも あり、径が大きい桁や一点物の桁、特に信頼性が必要な桁など購入したほうが結果的に安く済む と思われる。 上述の通り 12 年度は桁巻きを本格的に開始した 1 年目であったことから、様々な失敗や模索 が続き多くの時間と労力を要した。その甲斐があって 13 年度は全くと言っていいほど失敗をす ることなく無事に桁巻きを行うことが出来た。12 年度に 15 回程行ったが、今年度は全 9 回の 桁巻きで必要な CFRP パイプを揃えることが出来た。 今年度は主に昨年度購入したマンドレルを使い、新たに購入したのは大きなものでφ32*2500 が 2 本、φ15*2000、φ20*1000、φ45*1000 が各 1 本ずつの計 5 本と小さいものでφ10*1000 の菜箸用のもの 5 本程である。菜箸用のマンドレルは径が小さく曲がりやすいため、数回使用 して脱型しづらくなってきたら買い換え時である。 また、8 月中に多くのノウハウの元で桁巻きを行っている鳥人間チームのひとつである東京電 機大学 FlightWorks で行われた桁巻き合宿にも参加した。桁巻き合宿では桁巻きに対する様々 な知識を教えて頂いた。 桁巻きは 4,5 人のような人数でも行えたこともあって、今年度の桁巻きはほぼ執行代だけで行 ってしまい、次年度執行代に引き継ぎが十分に行えなかったのは反省である。最終回の桁巻きで は次年度執行代が中心で桁巻きを行った。 以下が今年度の桁巻きの各回の内容である。(φはマンドレルの外径であり桁の内径) 第 0 回(8/18) コックピットφ50*1(実機では使用せず) 第 1 回(10/5) 試作最外翼の可動部桁φ32*1、試作最外翼の固定部桁φ40*1 第 2 回(10/12) コックピットφ50*2 58 第 3 回(10/20,23) 菜箸φ10*10、L 字 第 4 回(10/28) 菜箸φ10*10、コックピットφ50*1 第 5 回(11/3) コックピットφ50*1、最外翼固定部の桁φ40*1 第 6 回(11/10) 菜箸φ10*10、最外翼固定部の桁φ45*1 第 7 回(12/8) コックピット上面パイプφ32(実機では使用せず) 第 8 回(12/15) ペラシャフトφ30*1 第 9 回(2/27) 操縦桿根元φ20*1 桁巻きの活動においては、主翼で分割された翼同士の接合部においてフランジの役割をする CFRP 製の L 字型のパーツ(通称:L 字)の作成も行った。プリプレグはパイプのものと同じもの をつかい、L 字のアルミアングルをマンドレルとして製作した。 今年度は 40m のプリプレグを購入し結果として 10m 近く余剰が生まれた。 (2)コックピット及びその周辺の製作 コックピット及びその周辺の製作 コックピットフレーム 今年はパイロットが交代したため、まず新パイロットにあわせたコックピットフレームの設計 を行った。昨年度からの大きな変更点としては背面パイプの地面に対する角度が 10°減少した ことと、フレーム高さが 67mm 減少したことがある。 [図 2 今年度と昨年度のコックピット図面の比較] 指定された条件を満たしたフレーム案を元にして作成した木製のモックアップを使い、着座状 態のパイロットの足回りの寸法などを測定しフレームの詳細な寸法を決定した。 フレームの一次接着からの製作は昨年度とほぼ同じ工程で行った。フレームの一次接着場所に は 7 号館 5 階の部室とものづくり実験工房を使用した。 他大学で胴体パイプとコックピットの接着部が剥がれる事が多発していたため、F-tec でもそ の部分の CF クロスの積層枚数を増やし、強化した。 59 座席 F-tec ではパイロットの座る座席をスタイロフォームで作成している。今年も座席にはスタイロ フォームを使用した。 昨年度は一昨年度の反省を活かして椅子の軽量化を行ったが、それでも座面背面合わせて 400g を超えるものであった。今年度は ・それまで長方形だった椅子の外形の力のかからない部分を削ぎ落とした ・全体的に厚さを薄くしつつ、フレームに接着されている中心部近くは厚いままで比強度を上げ た ・スタイロ製の椅子を保護するためのカバーの材質の変更 を行い接着のためのエポキシやパテを含めて昨年の半分に近い 250g 程度まで重量を抑える事が できた。 [図 3 F-tec のコックピット座席 左から 11 年度,12 年度,13 年度] しかし、この座面は製作段階でまだ座り慣れていないパイロットが座った場合や試験飛行時の ハードランディングの際に割れてしまう脆いものであった。背面は途中補強を行ったものの最後 まで壊れることはなかった。 割れる度に新しい椅子の作成やエポキシでの修復を行ったが、試験飛行期までに合計 4 回座 面が壊れてしまう結果となった。このままの椅子では鳥人間コンテスト本番で椅子が持つかが疑 問視されたため、最終形は座面を新たに作り直して CF クロスで補強を施したものとなった。こ ちらも補強後は壊れることはなかった。 今年の座席(主に背面)も昨年度までと同じく単純な曲面あるいは平面になっていて、また今年 は背面パイプ 10°倒れたこともあり、パイロットが高負荷でペダルを漕ぐ際、体が後ろに流れ てしまい漕ぎにくくなっていた。次年度以降この背面パイプの角度でやる場合は座席に凹凸をつ けるなど体を流れにくくする必要がある。 60 F-tec の操縦桿は座面側の椅子に接着されているパイプの先に取り付けられている。またこの パイプの反対側はグリップとなっておりパイロットが姿勢を維持するために握れるようになっ ている。このパイプの座席に対する接着が弱い事が原因で、ランディングの時パイプが座席から 剥がれる事が 2 回有った。座面を CF クロスで補強した際にこの接着部も補強してからはパイプ が剥がれることはなかった。 車輪 例年では前後輪同じ大きさの車輪を使用していたが、今年度は前述のように地上滑走時間の短 縮及び滑走の安定化を狙い後輪に比べ大きくした前輪を用意した。この大きい前輪は機体を早く 浮上させ機体の縦安定を見る TF の初期に利用することを目的としていて、安定がとれた後のた めにこの前輪とは別に昨年度までと同様の前輪(今年度の後輪と同じ)も用意した。 [Fig4 左が昨年度までの車輪受け.右側の 3 つは今年度作成の車輪.] 前年度までの車輪のキャスターにはローラーベアリングが内蔵されていて軸を挿入すればそ れを中心に回転するようになっていたが、軸の長手方向へは拘束が出来ず、キャスターと車輪受 けが接触してしまうことが問題となっていた。新前輪はキャスターの部分にボールベアリングが 内蔵されていてそれの軸側をスペーサーで押さえることによって物理的に車輪受けとキャスタ ーの接触を防ぐ事ができた。 またこの新前輪の導入で、それまで高速 TF の懸案事項になっていた機体が滑走路横の草地に 入った時に足を取られるということが少なくなった。逆に例年と同じ後輪は、滑走中にキャスタ ーと車輪受けが接触してしまい抵抗になったり破損の原因になっていたため、TF 期間中盤から 61 は後輪も接地面積の小さいキャスターを使用することにし、それに伴い新しい車輪受けを作成し た。 最初から後輪も新前輪と同じように接地面積が小さいものにしなかったのは滑走中に機体の ロール方向の安定が取れなくなってしまうのではないかという懸念からだったが、後輪を接地面 積の小さいものに変更してもロール安定性に大きな違いは見られなかった。 今年度は車輪受け組み立ての際に、地面に引いた図面を利用し前後輪の軸がお互いに平行かつ 機体の進行方向に対しては垂直になるように注意し接着を行った。 新車輪ではキャスターをボールベアリング式のものに変更することで、軸径を均一 8mm にす ることができ軸の剛性は昨年度より増加した。 また、新車輪は製作を簡略化するために車輪受けとコックピットとの接合に用いるフランジで ある「レモン」と呼ばれるプレートの枚数を従来の 3 枚から 2 枚にして作成した。このため、 コックピットに挿入されるパイプ部とレモンとの接着面積が少なくなった。それに車輪が大径に なり車輪受け根元にかかる力が大きくなったことも重なり、第 10 回試験飛行では車輪受けの接 着が剥がれ試験飛行が続行不能になった。 [図 5 試験飛行にて接着が剥がれた車輪受け] 62 (3)プロペラを除く駆動系の製作 プロペラを除く駆動系の製作 クランクからプロペラへの伝達方法には前年度と同様にねじりチェーンとカーボンシャフト を採用した。 人力プロペラ飛行機では殆どの場合、クランクの回転軸とプロペラの回転軸は垂直にせざるを 得ないため、この 2 軸間の変換にはねじりチェーン方式とギアボックスを用いる方式がある。 ねじりチェーン方式のほうが軽量で済み製作も容易であることから今年度はねじりチェーン方 式を採用した。 伝達方法が前年度と同じだったため、部品も使い回す事ができた。クランク、チェーン、テン ショナーなどがそれである。それによって 4、5 万円の節約になった。 昨年度はプロペラシャフトの軸受けのハウジングが偏心を起こす問題が発生したが、今年度は 木製のハウジングを切り出す自由錐を新調し作成方法を変えたところ偏心はほぼ起こらなかっ た。これに加えて精度の良いハウジングがすぐに作成できるようになったので、大胆な肉抜きが 可能になった。 試験飛行期間ではチェーンのテンションが足りないが故に着陸時などにチェーンがギアから 外れてしまうことが頻発したため、テンショナーの引きばねを強いものに変更した。また、外れ たチェーンがクランクに絡まりテンショナーに無理な力がかかったことにより、テンショナーを 吊るす紐が破断してしまうことが何回か起きた。その度に試験飛行の中断を余儀なくされた。次 年度以降同じ方式を採用するならばこの部分は再考する必要があるだろう。 また、チェーンはシマノ CN6701 を使用した。試験飛行で型番がこれと異なるチェーンを使 用した回があったが、その回に限ってチェーンがクランクに絡まり、結果としてチェーンが破損 したので、全試験飛行と大会を通して同じ型番のチェーンを使うべきである。 今年はプロペラハブの設計を大きく変更し、それまでのプロペラシャフトの直径方向のねじで 接合していたものから軸方向のねじで接合できるものに改めた。これに伴いシャフト側の仕様も 変更となった。なお、新型のプロペラハブが実用に耐えられないことも想定し、シャフト自体の 仕様は変えず、新型プロペラハブとシャフトの接合には間にそれらのコネクタを挟むことにして、 従来のプロペラハブも変わらずに取り付けられるようにした。 [図 6 新型プロペラハブとコネクタ] 63 また、今年は胴体パイプを新調したためパイプに駆動チェーンを通す穴を開ける必要があった。 パイプ上の基準線にそって型紙を貼り付けそれに沿ってドリルと棒やすりで穴を開けた。 [図 7 胴体パイプへの穴開け] (4)主翼及び尾翼とコックピットとの接合部の製作 主翼及び尾翼とコックピットとの接合部の製作 F-tec では胴体(コックピット)と主翼の接続を主桁(メインスパー)と胴体パイプ、リアスパーと胴 体パイプの二箇所で行っており、それぞれ翼胴マウント、リアスパマウントと呼んで区別してい る。どちらも接合部も主翼側は主桁、リアスパーに接着固定されており、胴体側は重心位置合わ せのために胴体パイプに対しては接着されていない。 翼胴マウント この接合部は図 8 のように主桁側と胴体側の 2 つの部品から構成されていて、お互いを M8 のねじで締めることによって接合を行っている。寸法に変更はあるものの基本的な形状は昨年度 以前と同じである。翼胴マウントの主桁側に関して、昨年度は一昨年度作成のものを使いまわし ており、今年の製作が 2 年ぶりの製作となった。 [図 8 翼胴マウントとリアスパマウント] 64 →主桁側マウント 芯材となる木材の両面にカーボンクロスを積層したサンドイッチ材を自由錐及びドリルで加 工し作成する。主翼桁に接着する際は 4 枚のマウントにねじ穴となる場所と 2 枚の治具にφ 10mm のアルミパイプを主桁と平行になるように通し、軸が一致するようにした。なお、今年 は機体の片持ち化のため厚みをこれまでの 6mm から 10mm に変更した。 [図 9 主桁側マウント接着の様子] →胴体桁側 U 字マウント U 字の形状をしていて、U 字の底の部分が胴体パイプに半周分接触するようになっている。 ウェットカーボンをスタイロと塩ビ板からなる雄型に積層して作成する。こちらも片持ち化によ るマウントが持つモーメントが大きくなると考え、胴体パイプとの設置面積を増やした。 リアスパマウント リアスパマウントは図 8 のようにリアスパー側のカーボンパーツと胴体パイプ側のカーボン パーツとの間に『おにぎり』と呼ばれるカーボンもしくはアルミ製のパーツを挟んで接合してい る。このおにぎりは各寸法で 10 種類程用意されていて、これによって主翼の取り付け角を調整 することができる。 尾翼マウント サンドイッチ材で作られたパーツ 2 枚を円弧状のカーボンパーツで繋いで作られており、円 弧部分がテールパイプに沿うように接着され、サンドイッチ材の先に付けられたカーボンパーツ と尾翼が結合されるようになっている。昨年度はテールパイプに接着する際に誤った線を基準に したため、コックピットと尾翼が水平尾翼の場合は垂直に、垂直尾翼の場合は平行にどちらもな らなかった。今年は正確を期すためテールパイプとコックピットを接合した状態でコックピット 65 を基準に尾翼マウントの接着を行った。 (5)主翼及び尾翼可動部のリンク機構 主翼及び尾翼可動部のリンク機構 尾翼リンク機構 昨年度は主翼班との連携が取れず、尾翼のリブやプランクが取り付けられた後にサーボの取り 付けを行わざるを得なかったり、プランクに大穴を開けなくてはならなかったが、今年は上手く 連携が取れそれらは概ね改善された。 尾翼桁は昨年度のものを使いまわしたため、尾翼桁側の尾翼マウントやサーボ用のマウントの 製作はしなかった。尾翼の製作をしていく中で、尾翼桁側の尾翼マウントとサーボマウントの関 係が図面通りになっておらず、ずれて取り付けられている事がわかった。このズレのため、サー ボの枠が翼型(水平尾翼)の中に入らなかったり、リンク機構の中心合わせに苦労をした。また、 昨年度の図面の寸法にミスがあり、当初はそれを信用してパーツの設計をしたため、リンク機構 にズレが生まれた。 それらのミスが有ったため、昨年度と同様、水平尾翼、垂直尾翼共に目視でのニュートラル(切 れ角 0°の点)合わせを行った。 最外翼エルロンリンク機構 昨年度前半の試験飛行では 4 節リンク機構が思案点を超えて動作不能になる問題が発生した。 そのため今年はエルロンの設計切れ角である 5°の 1.8 倍の 9°に達した時に思案点が来るよう にリンク機構の設計を行った。 こちらも、昨年度は連携がうまく取れずに、機構の位置のリブを必要以上に破壊してしまった り、サーボの動作に不具合が生じたりしていたが、今年はかなり改善された。 これらの他に胴体班では主翼の一次構造に用いる目玉と呼ばれるカーボンパーツの製作も行 った。 5.4 トラブルとそれに対する対処 今年度は機体製作期でのトラブルは目立ったものは無かったものの、試験飛行時に大きな機体 のクラッシュが 2 度起きた。 ○リアスパマウントの破壊 第 3 回試験飛行 2 本目、強い右からの横風により主翼と U 字マウントが胴体にパイプに対し 66 ロール方向に回転し、それにリアスパマウントが追従しなかったためリアスパマウントの接着が 剥がれ、翼はマウントの接合部を中心にピッチ方向に回転し翼が損傷した。片持ち化に伴うマウ ントにかかる力の増大への認識が甘かったことが事故へつながった。 U 字マウントが回転してしまった事が発端で事故が起こったため、補修では胴体パイプ上部 に図のようなボックスを新たに取り付け U 字マウントが構造的に回転しないようにした。また、 リアスパマウントの構造の弱さも浮き彫りとなったため、接着面積を増やす、おにぎりの素材を サンドイッチ材からアルミ板に変更するなど対策をした。ボックスの設置により U 字マウント のロール方向の自由度はほぼ無くなってしまいその後の修正は不可能となるため、ボックスの接 着の際は機体を本郷キャンパス内で外翼最外翼以外を組み立て、コックピットと主翼が垂直にな った状態で位置合わせを行った。 事故後、U 字マウントには外傷がなかったため、外面にカーボンプレートを接着して曲げ剛 性を増やしその後も使用した。 このボックス構造はカーボンプレートで作成した骨組みの中をエポキシパテで埋めるという ものであったため、重量が大幅に増加し、解体もしづらいものとなった。来年以降もボックス構 造を使う場合は改善の必要が有るだろう。 [図 10 ボックス構造] [図 11 事故直後のマウント付近] F-tec 13/05/12 3rdTF 2 本目右から（YouTube 動画、リアスパマウント破損の瞬間） http://www.youtube.com/watch?v=514dm-SqapY ○機体の墜落による損傷 第 14 回試験飛行での蛇行飛行中に機体が操縦不能になり、機体は滑走路脇に墜落し損傷した。 これによって胴体班の管轄している部分ではプロペラシャフトの湾曲、胴体パイプ内の損傷、コ ックピット前部支柱の破断、操縦桿マウントの破断、水平尾翼の破断などが発生した。以下に各 損傷の原因及び対処を挙げる。 プロペラシャフトの湾曲 67 <<内容>>プロペラの片方のブレードが衝突した衝撃でプロペラシャフトの先端のアルミパイプ 部分(φ30,t=1)が湾曲した。 <<対処>>予備用として作成したおいたカーボンパイプとアルミパーツから新たに 2 号プロペラ シャフトを作成した。元の 1 号ペラシャフトは湾曲したアルミパイプとカーボンパイプの接着 部ごとアルミパイプを除去し、カーボンパイプの短くなった部分は新たに接着するアルミパイプ を長くすることによって元の寸法を維持し、新たに予備シャフトとした。 [図 12 湾曲したプロペラシャフト] [図 13 胴体パイプ内の損傷] 胴体パイプ内の損傷 <<内容>>プロペラシャフトが衝撃で押し込まれた際、チェーンの力によりハウジングが破壊さ れスプロケットが胴体パイプ内の下側のカーボンを抉った。 <<対処>>小型カメラで胴体パイプ内を撮影し、損傷はパイプの最内の 90°層のみで 0°層は判 明したので強度の低下はそれほど無いと判断し、パイプの内側には手を加えず、外側にカーボン 板を貼り付け補強とした。 コックピット前部支柱の破断 <<原因>>前輪部が速度を落としたのに対し、胴体パイプや主翼などの慣性の大きな部分が速度 を保っていたため、両者を結んでいる前部支柱に許容応力以上の応力が加わり破断した。 <<対処>>前部支柱のこの部分が早期に破断したことが幸いし、前部支柱のみならずコックピッ ト全体に渡っても他に大きなダメージは見受けられなかったため、修理による他への影響を考え ずにこの部分だけを集中的に修理が行うことが出来た。修理方法は破損した部分の内側にカーボ ンパイプの内径と同じ径のアルミパイプを接着し、外側から前部支柱と同じ径のカーボンパイプ 68 を半分に割ったものを接着し、更にその外側からカーボンクロスで巻くというものであった。破 断箇所の付近のカーボンパイプはささくれていて内側にアルミパイプが通らなかったため、破断 箇所から上下 15mm 程のカーボンパイプを除去した上でアルミパイプを内側に接着した。この 際アルミパイプは前部支柱下側から挿入した。また、事故以前の寸法を維持するために、コック ピット一次接着時のプロットと照らし合せながらアルミパイプの接着を行った。 この修理により 250g 程機体重量が増加した。 製作期にも数年来の事故の際にもない方法による大規模な修復となった。 [図 14 事故直後の前部支柱破断部] [図 15 前部支柱修復時] 操縦桿取付部パイプの破断 <<原因>>機体が墜落しパイロットが投げ出された際、右手で操縦桿と左手でグリップを握って いたため、パイプが体を投げ出させようとする力に負けて破断した。 <<対処>>前部支柱と同じようにパイプの折れた箇所にアルミパイプを接着しクロスでオーバー レイをした。 また、事故とは直接関係ないが、この事故後に予備プロペラハブの製作をしていたところ、作 業時間が無いことによる焦りもあり、完成間近に旋盤で無理な加工を行ってしまい、プロペラハ ブが旋盤のチャックから外れ円筒部が破壊された。 メンバーに怪我は無かったものの、そのハブを使用不可能にしてしまう結果となった。 5.5 今年の反省点 今年度の製作を経て現れた来年度に向けて改善すべき点をまとめる。 69 翼胴マウントとリアスパマウント 翼胴マウントとリアスパマウント 第 3 回のクラッシュ後に修復したマウントとボックス構造は大会後まで大きなトラブルがな く終えたが、ボックスによる重量増、胴体パイプの使い回しが難しい、ボックスの精度不足によ るマウントの変形などの問題があった。F-tec で片持ちやボックス構造を導入したのは今年が初 めてであるため、この部分では他チームに大きな遅れをとっている。今後は他の片持ち翼のチー ムを参考にし、追いつく事が必要だろう。 座席 今年度は座席が強度不足で破損する事が多発したため、次年度以降は座席の厚さを増やしたり、 CF クロスで補強する必要があるだろう。また、今年度のような座席では漕いだ時に体が後ろに 流れやすいため、背面パイプの角度を大きく変えない場合、座席に凹凸をつけるなど対策をする べきである。また、座席に取り付けてある操縦桿は操縦性の観点から今年のように剛性の小さい パイプに取り付けるのではなくしっかりとしたものに変えていく必要があるだろう。 接着 昨年度の反省を活かし、駆動部のアルミパーツが剥がれることは無かったものの、第 3 回試 験飛行のリアスパマウントや、第 10 回試験飛行の車輪受けの根元など接着が剥がれてしまうこ とが有った。接着を使う部分は面積や掛かる力の見積もりを厳重に行う必要がある。 機体の高速化 今年度の試験飛行ではすぐには減速できない事による事故が幸いにも起こらなかったが、今後 は事故を引き起こさない為には、やはりパイロットが自力で機体を減速させることの出来るよう な機構が必要であるだろう。 作業一般 時間や人数の限られた状況では、図面にせよ部品にせよ使えるものは前年度のものを使い回し、 作業時間を短縮することが必要だと感じた。使いまわせるものを作りなおして、新しく設計製作 するべきものを作る時間が無くなってしまうことがあった。 また、胴体班では駆動、フレーム、CFRP など機体の様々な部分を扱っているため設計時期 や試験飛行期に事故が有った場合など作業が集中してしまうことが多かった。主翼やプロペラの 製作が安定した今ではもっと胴体班に班員を割き、場合によっては班を複数に分けるなどの必要 があるかもしれない。 70 6 プロペラ班 2013 年度プロペラ班長 竹内 啓 6.1 はじめに この報告書は 2013 年度のプロペラ班の活動概要である。具体的な作業手順等はすでに下の代 に引き継ぎを完了している。 6.2 活動の概要 プロペラ班では、プロペラ、プロペラハブ、スピナーの設計・製作を行った。例年 2 組 4 枚のプロペ ラを製作しているが、今年度も 2 組のプロペラを製作した。3 年生 2 人(うち一人パイロット)、2 年生 2 人で作業を行った。製作方法は昨年度まででほぼ確立されており、これをほぼ踏襲した。 6.3 空力設計 設計は例年通り、OB の作成したプログラムで行った。翼がつくる渦で回転面内に誘起される速度 を見積もる揚力線理論を用い、ブレード上の循環分布を最適化する。必要水力が去年よりも減少 しているのを反映してペラの水力は去年の 28.0N から 26.0N に減少させて設計した。Cl、Cd の値 は去年のものと同じ値として設計した。こうして様々に設計した結果、効率 86.5%、トルク 18.9Nm のプロペラを設計し、製作すると決めた。反省点としては、設計者であるペラ班長の私に設計の知 見が不足しており、設計プログラムの仕組みの解明には至らなかったことである。そのため設計 は input の数字をいじりながら output を見るというアナログな作業であった。その部分についてもっ と調べればよりパイロットにあった効率の良いプロペラを製作できたかもしれない。 6.4 構造設計 昨年度通り、カーボンの桁(外径 7～16mm)に航空ベニヤのリブ(厚さ 2mm)、バルサの外皮(厚さ 1mm)を用いた。リブ間隔は 48mm に統一してある。桁は根本付近で径が大きくなっており、そのた め例年設計どおりもリブの形では桁を収めることができず、この部分は例年自分でプログラムの output とは違う寸法でリブを製作している。根本のリブはコード長を変更せず厚みだけ変えていた が、空力性能と製作性を考え、コード長も(縦横比を保持して)大きくするのも一つのアプローチで ある。 先端の 120mm ほどは、桁ではなくチップを直接用いた。昨年はスタイロフォームで作成したが、今 回形を整えやすく、強度もあるとの観点から一昨年までのバルサによるチップに戻した。チップは 先端の 24mm 部分を除いて中を空洞にした。特に問題はなかった。 71 反省点だが、構造としては外皮のバルサが薄すぎるために破れてしまうことがあったり、やすりな どの整形作業がうまくいかなかったりするなどの問題があった。重量増加がわずかであることを考 えると 2mm のバルサを外皮に用いても良いと思った。 6.5 製作・プロペラ プロペラに関しては、製作方法は昨年度とほとんど変わっていない。変更点は接着剤の変更、チ ップの製作方法(前述)、ペラハブである。 ・接着剤 TF などでペラに小さな亀裂が入ったり、外皮が浮いてしまったりという問題があった。これの問題 は接着の弱さからくるという結論に達したため、全般に接着剤に関して見直しを行った。まず、外 皮とリブの接着だが、従来の瞬間接着剤よりも粘性の高い接着剤を使った。さらに外皮の継ぎ目 の部分に亀裂のを防ぐためにこの部分の接着の強化を試みた。方法としてはこの部分だけ、リブ に 2mm バルサを張り付けてリブの厚みを増やしてさらに 30 分で硬化の始まるエポキシを用いて 強力に接着した。また外皮の後縁部分にボンドを使用して強めに接着した。ボンドは乾くと固形状 になるものをしようしたのでやすりには支障なかった。 ・ハブについては、昨年度カーボンパイプを使用して製作されて大幅な重量減を達成していたが、 TF の際にハブが破断してペラが地面にたたきつけられて破損するという事態になり、ハブは多少 の重量減よりも強度を重視するべきとの結論から、従来通りアルミで製作した。 72 上図：ハブ設計図 これに TF 前にペラのブレードを装着しておき、TF の組み立て時にシャフトにこ れごと装着した。ねじを締める個所が一つだけで、時間の短縮化に成功した。 ・表面塗装と重量の偏り 表面塗装については昨年度と同様にサーフェイサを吹いてから塗料を吹いた。塗装や製作誤差 で 2 枚のプロペラに重量差(5～30ｇ)が生じてくる。この差を測り、軽い方には繰り返し塗料を吹い て差を縮めようとした。この際、重量よりもペラのモーメントが重要だからこの釣り合いをとりながら、 塗装を行った。質量差の大きい場合と、少ない場合では、フライト時の機体の挙動には目に見え た違いはないが、チェーンを見ると質量差がある場合共振が起こっているということが去年から指 摘されており、またパイロットもプロペラが重いという感想を持ったことからペラの重量差は重要で ある。このように、質量差は明らかなロスを生み出しており、今年度のようにシビアになるべきであ ると考える。 ・スピナー 去年のスピナーは破損して残らなかったため、一から製作した。スタイロを使って中をなるべく空 洞になるようにスピナーの形を出した。 73 製作時の反省点 ・重量をそろえるという意識が薄かったということである。本来は一枚目のブレードと二枚目のブレ ードの製作を同時に行い、各段階で二枚のブレードのモーメントが釣り合っていることを確かめな がら製作を進めるのがベストだった。 6.6 調整機構 調整機構は試験飛行運用をスムーズに行うために重要である。昨年度の機構に歪みがないこと を確かめ、再利用した。これにはもっと時間をかけて調整機構を作り直すなどをするべきだった。 正確に垂直をだすなどができる見通しが立てば、改良しても良いと思う。 6.7 ペラの破損 今年はペラが何回も破損する事態となった。これは TF での事故の他、ペラ班としての注意の足り なさから来るものである。以下その時々の対処をまとめる。 ・6 月 ペラ破損 原因：TF 時に機体が滑走路からそれて茂みに突っ込んだ 破損部：ペラ前縁 一部分がえぐれるがリブには損傷なし 対処法：えぐれた部分はリブを残して切り取り、また新たにバルサ片を張り付けてやすりで整形。 その後上からガラスクロスを接着剤を用いて張り付け、塗装した。 74 ・七月 ペラ大破 原因：第 14 回試験飛行で、機体が飛行中に左へ大きくそれて操縦不可能となり墜落し、機体が大 破。 破損部：ペラの根元のブレードがリブごとえぐれた。またもう一方は先端部が折れるのと共に根元 の桁が切断された。 対処法：ペラの修理は断念。破棄した。 75 ・七月 ペラ破損 原因：班員の不注意で外皮に肘をぶつけた 破損部：外皮がへこんだ 対処法：ワイヤーをねじ込んで外皮のへこみを少し直した後、その上にバルサを張り付けてへこ みを埋めるようにした後、やすりで整形した。 76 6.8 スケジューリング 今年はスケジューリングの見通しが甘く、自分自身がサークルを兼ねていたこともあり、設計段階 などで手間取ってしまったことで製作が大幅に遅れてしまった。そのため最後の方にしわ寄せが いき、焦りから緻密な作業が必要なところでミスを犯すなどしてしまった。これを生かして次年度か らの作業に後輩には望んでもらいたい。 6.9 終わりに 怪我がなく、活動を終えられてよかった。プロペラは製作の最終段階になってまだ改良できる部分 があると分かったからこれからも後輩が改良を重ねて行ってもらえると幸いである。 77 7 計測班 7.1 概要 今年は 2 年生 2 人、1 年生 1 人で活動した。担当は例年通り、サーボモーターによる操舵と ロガーである。 7.2 操舵 コクピット内の操縦棹を操作することにより、尾翼及び補助翼を動作できるようになっ ている。動力には市販のラジコン用サーボモーターを利用している。 7.2.1 方針 昨年度は操舵に致命的なトラブルは起こらなかったが、ニュートラル位置の変更などに 不具合があった。これを改善するために、プログラムの単純化を試みることにした。他の 部分に関しては、特に問題もなく、パイロットからの要望もなかったため、昨年度のもの を踏襲するものとした。 7.2.2 サーボモーター 予算の都合で、昨年度のものをそのまま使いまわしていたが、動きが少し渋かったので、 すべて日本遠隔制御（JR)社製のものに交換した。これは、Hitec 社のサーボが入手不能と なっていたためである。コネクタは昨年度と同じものを使用したが、ケーブルと端子の固 定は半田付けではなく、圧着に変更した。今年は圧着に関してトラブルが何回か起きてい るが、これは後述する。 7.2.3 通信方式 これは、去年のものをそのまま実装した。空いているパケットに電池電圧情報などを載 せることも考慮したが、運用上不要と判断して省略した。 7.2.4 切れ角の保証について 昨年度切れ角の保証が問題になっていたため、ここは注意して製作したが、リンク模型 等を作らずに、現物あわせで作ってしまったことは反省点だと思う。 7.2.5 操縦性について 切れ角の問題 今年は、ラダーに関して、切れ角を大きくしたいができない、といった問題が発生した。 これは、尾翼周りの設計について、議論が尽くされず、昨年度のものがそのまま流用され たことが原因だと思う。 78 操縦棹の問題 高速機となったこともあってか、小型の操縦棹の操縦性の悪さが問題となった。力技で 解決できないことではないと思うが、安全性及び操縦性の為に、改善することが望ましい。 コネクタの信頼性について 先述した通り、今年度はコネクタにおける圧着不良が数件あった。そもそも現在用いて いる広瀬製 DF18 コネクタは、機器内での配線用のコネクタで、繰返しの挿抜や、ケーブ ルのコネクタ根元付近での繰返しの曲げに対応していないものと思われる。また、圧着加 工の習熟度が低く、正しく圧着されていなかったことも考えられる。コネクタを適切なも のに交換し、圧着の練習を繰返し、頑丈なケーブルを製作することが求められる。 7.3 ロガー 今年度も昨年度とほぼ同じ構成であるが、TinyFeather からの姿勢情報の取得をしたこ とと、表示器を Android 端末(Google Nexus7(2012) (ASUS 製))としたことが大きな変化で ある。また、通信部分を RS485 単方向通信とし、ソフトウェア的にはただのシリアル単方 向通信とすることで、通信部分の処理を簡略化した。 ロガーの基板は TinyFeather にスタックし、SD カードにログをとる形とした。バッファ に 4kB 貯まるまで書き込まれないという仕様と、ログの取得速度の遅さゆえ、多少その運 用には苦労したが、特に大きな問題はなかったと思う。 Android 端末との通信部分は、Bluetooth を利用した。無線故、多少の不安はあったが、 特に問題なく運用することができた。 ロガーの製作に関して多大な協力をいただいた OB の鈴木氏にはこの場を借りて感謝いた します。 7.3.1 回転数計の改良 従来の回転数計はクランクの回転を１点で取り、その逆数から回転数を算出していた。 この方法だとサンプリングレートが低く、漕ぎ出しでのデータ取得に難があったことと、 心理的な問題から光学式のものに変更することとした。 しかしながら、外光対策が不十分で運用中に動作不良を複数回起こしたこと、サンプリン グレートを上げたが故にデータの揺れが大きくなってしまったことがあり、また得られた データを活用できたわけでもなく、動作実績のないもので過剰性能を求めてしまったこと は反省点であろう。 7.3.2 機速計の不具合 本年度の機速計であるが、値が 8.0m/s 付近で頭打ちになるという不具合が発生した。こ 79 れは風洞試験環境からロガーへの移植統合時にサンプリングレートの設定を間違えたから であり、サンプリングレートを 12MHz と正しく設定しなおしたところ、正常に動作した。 7.3.3 TinyFeather 昨年度はただ載せていた TinyFeather だが、今年度は姿勢計及び GPS として利用するこ ととした。特に問題なく利用できたと思う。 7.4 Android 表示器について 液晶表示器は、その暗さゆえに、外光の画面への映りこみで画面が見難くなる傾向があ り、GoogleNexus7(2012)もその例外ではなかった。しかしながら、対策が後手に回り、日 除けを最終 TF で調整していたことは、大きな反省点である。 また、外光対策さえしてしまえば、OpenGL 等のライブラリを駆使して簡単に直感的な 表示部を製作でき、それに携帯電話回線を付加することでリアルタイムで機体の状態を監 視することができるであろうといったことがわかったのは大きな収穫であると思う。 7.5 スケジューリングに関して 今年度はどの機器に大きな労力を割くか考えずに、漫然と作業を進めたため、２ヶ月ほ どの期間を浪費してしまった。結成時に目標をある程度決定するべきだった。 7.6 今後の方針 計測機器に関しては、完成形に近付きつつあるので、単純なものにして、運用を簡略化 するべきだと思われる。 また、操舵機器に関しては、操縦棹及び動翼周りの設計を熟考し、他の部分は簡単な構成 にし、信頼性を向上させるべきだと思われる。 80 8 会計 2013 年度会計総括 2013 年度会計 松本和也 注：年度の計算などの関係などにより、後日丁友会等に提出する金額と差異が生じる可能 性があります。 2012 年度からの繰り越し ¥386,239 備考 収入 各月会費 ¥1,890,000 大会前徴収 （琵琶湖費） ¥793,200 航空会援助 ¥100,000 丁友会援助 ¥440,000 工学部援助 ¥500,000 その他 計 工具 月及び 2013 年 1～6 月は 10,000 円。 21 人から徴収。 1 年 24000 円、2 年 28000 円、3 年 32000 円を基本に交通手 段により調節 ¥3,780,560 備考 ¥1,376,025 ¥83,743 交通費 ¥1,262,200 運搬費 ¥948,950 機体の運搬 その他 ¥151,979 手数料、印刷費、通信費等 計 2012 年 10 ¥57,360 寄付、利息等 支出 材料費 2012 年 9，11，12 月と 2013 年 7 月は 5,000 円 試験飛行、大会のための交通費 ¥3,822,897 2014 年度への繰り越し ¥343,902 昨年度と比較すると、試験飛行の回数が機体トラブルの影響で例年以上に増加し、運搬費 が増加した。 81